《光辐射探测器》课件.ppt

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(a)光热效应
(b)光电效应 (光电导、光伏、光电发射）
(c) 探测器噪声( 热、散粒、产生/复合、低频、温度）
(d)性能参数
2、光热探测器(热敏电阻、热释探测器）
3、光电探测器
(a)光电导器件
(b)PN结型光电器
光电池、光电二级管、光电三级管、光电场效应管
4、光电发射器件（光电管、光电倍增管）
第九章 光辐射探测器Radiation Detector
光辐射
光敏材料吸收转变为热能，温度变化T
材料物理性质变化
电信号
光热效应的一般机理：
辐射吸收系数，辐射通量， T温度变化，Ct材料热容量，Gt器件与环境的热导率
被调制的辐射通量：
时间无关项：
时间相关项：
低频：
t=Ct/Gt
高频：
光热效应Photothermal Effect
光热效应Photothermal Effect
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
光热效应器件的特点：
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1、响应时间较慢
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2、响应的波长范围宽(紫外到40um)
主要器件：
测辐热电偶、
测幅热敏电阻、
高莱管、
热释电探测器
3、响应灵敏度与波长依赖性弱
光电效应：光波与物质相互作用，产生或释放出电子，从而产生
电压或电流的物理现象
光电效应主要有以下三类：
1、光电导效应
光敏电阻
2、光伏效应（PN结光电效应）
光电池、光电二三极管、光电场效应管
3、光电发射效应
光电管、光电倍增管
光电效应特点：
1、响应较快（ps～s量级）
2、半导体光电器件体积较小
3、量子效率较高
光电效应Photoelectric Effect
半导体基本概念－能带Basic Concept of Semiconductor—Energy Band
能带的形成
固体的导电性
半导体的能带特征：
1、所有电子刚好填满价带，绝对零度不能导电
2、导带绝对零度为空带，即无电子占据，可以导电
3、禁带Eg较小，常温下有一定导电能力
半导体基本概念－能带Basic Concept of Semiconductor—Energy Band
导带激发出电子
价带激发出空穴
半导体载流子
光子与半导体相互作用Interaction Between Photon and Semiconductor
态密度g(E) : 单位能量单位体积内在能带中的电子状态数(特征波函数的个数)，在导带低和价带顶g(E)(E-Ec)1/2 和 (Ev-E)1/2
热平衡时，电子满足费米分布，即在某一能态找到电子的几率。
导带的电子浓度:
价带的空穴浓度:
常温下半导体的统计特性Semiconductor Statistics at normal temperature
常温下半导体的统计特性Semiconductor Statistics at normal temperature
根据导带电子浓度计算公式，可得
1
当E-Ec>>kBT时，在非简并的半导体中，费米分布近似为
2
同时也可以得，价带空穴浓度，
3
这里，
4
NC、NV称分别为导带和价带的有效能态密度
5
物质作用定律：
6
ni为本征浓度
7
结论：在热平衡时，“空穴”和电子浓度乘积与半导体类型、电子空穴浓度无关
8
砷有五个价电子，形成共价键后，多出一个自由电子，受砷离子作用，形成类氢原子结构。利用氢原子模型可以算得，。这种五价的原子承担提供电子的作用，称为施主杂质（Donor Impurity)，
kBT
~
电导率：＝ene＋ ephNde e
N型半导体N- type Semicondutor