光電探測(cè)器的概述??

光電探測(cè)器在光通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)將光轉(zhuǎn)變成電的作用，這主要是基于半導(dǎo)體材料的光生伏應(yīng)，所謂的光生伏應(yīng)是指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。有些探測(cè)器探測(cè)一個(gè)脈沖后具有一段“死區(qū)時(shí)間”，在該時(shí)間內(nèi)靈敏度很低。(光電導(dǎo)效應(yīng)是指在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)度到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化的象。即當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時(shí)，若這個(gè)光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，且光輻射能量又足夠強(qiáng)，光電材料價(jià)帶上的電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象，光子作用于光電導(dǎo)材料，形成本征吸收或雜質(zhì)吸收，產(chǎn)生附加的光生載流子，從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率發(fā)生變化，產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)。

光電探測(cè)器工作原理

光電探測(cè)器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過(guò)程：(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴(kuò)散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。光電探測(cè)器功能現(xiàn)下的金屬探測(cè)器除了基本的探測(cè)警報(bào)功能外，一般都會(huì)提供許多各廠商精心研發(fā)的特殊功能，如：地表平衡的功能：以利機(jī)器正確比對(duì)是否發(fā)現(xiàn)金屬物而非干擾。當(dāng)探測(cè)器表面有光照射時(shí)，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。

當(dāng)光在半導(dǎo)體中傳輸時(shí)，光波的能量隨著傳播會(huì)逐漸衰減，其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對(duì)光子的吸收的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。在靈敏度方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為好。通過(guò)測(cè)試半導(dǎo)體的本征吸收光譜除了可以得到半導(dǎo)體的禁帶寬度等信息外，還可以用來(lái)分辨直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體。本征吸收導(dǎo)致材料的吸收系數(shù)通常比較高，由于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)所以半導(dǎo)體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出，當(dāng)本征吸收開(kāi)始時(shí)，半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對(duì)于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數(shù)，同時(shí)導(dǎo)致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多，如圖 畫出了幾種常用半導(dǎo)體材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波長(zhǎng)和光吸收系數(shù)、滲透深度的關(guān)系。

光電探測(cè)器的功能

現(xiàn)下的金屬探測(cè)器除了基本的探測(cè)警報(bào)功能外，一般都會(huì)提供許多各廠商精心研發(fā)的特殊功能，如：

地表平衡的功能：以利機(jī)器正確比對(duì)是否發(fā)現(xiàn)金屬物而非干擾；

選取功能：利用不同金屬物體對(duì)磁場(chǎng)反應(yīng)差異特性來(lái)遴選或排除不同類別之金屬物件且警報(bào)提示 深度的標(biāo)示，可以告知所探測(cè)到的金屬物體被埋藏的可能深度 ；

面積的標(biāo)示：可以顯示探測(cè)到的金屬物體大小，提供操作人員研判是否符合開(kāi)挖的需求；

語(yǔ)音的提示：可以立刻以語(yǔ)音提醒操作人員，比如燈光的照明-提供燈光以利于夜間運(yùn)作。

光電探測(cè)器

光電探測(cè)器是用來(lái)探測(cè)光的裝置，大部分情況下是探測(cè)光功率。由于實(shí)際應(yīng)用的要求變化多樣，因此存在很多種適合不同用途的光電探測(cè)器： 光電二極管是具有p-n結(jié)或者p-i-n結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件（i代表本征層）（參閱PIN型光電二極管），其中光在耗盡層被吸收產(chǎn)生光電流。這一裝置尺寸非常小，采用合適的電子裝置情況下，該器件具有響應(yīng)快，響應(yīng)高線性以及很高的量子效率（即單個(gè)入射光子幾乎可以產(chǎn)生一個(gè)電子），動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)。其中非常靈敏的一類為雪崩光電二極管，有時(shí)甚至可以用于光子計(jì)數(shù)。 金屬-半導(dǎo)體-金屬光電探測(cè)器包含兩個(gè)肖特基接觸。它比光電二極管響應(yīng)更快，帶寬為幾百GHz。 光電晶體管與光電二極管類似，來(lái)使利用了光電流的內(nèi)放大。實(shí)際上，先進(jìn)的光電探測(cè)技術(shù)已成為一個(gè)國(guó)家的軍事實(shí)力的重要標(biāo)志。它沒(méi)有光電二極管常用。 光敏電阻器是利用了一些特定的半導(dǎo)體材料，例如，（CdS）。它的價(jià)格比光電二極管低，那時(shí)響應(yīng)慢，并且不靈敏，具有強(qiáng)的非線性響應(yīng)。 光電倍增管采用的是真空管。它同時(shí)具有很高的靈敏度（甚至可用于光子計(jì)數(shù)）和很高的響應(yīng)速度。但是，它的價(jià)格很高，尺寸較大，并且需要很高的工作電壓。 熱釋電探測(cè)器利用非線性晶體（例如，LiTaO3）在吸收涂層處吸收光脈沖受熱后產(chǎn)生的熱釋電壓脈沖。它們通常用于測(cè)量調(diào)Q激光器中產(chǎn)生的毫焦耳脈沖能量。 熱學(xué)探測(cè)器（功率計(jì)）可以測(cè)量吸收光引起的溫度升高。這種探測(cè)器非常堅(jiān)固，可以測(cè)量非常高的激光功率，但是靈敏度較低，中等的線性響應(yīng)，相對(duì)較小的動(dòng)態(tài)范圍。 目前關(guān)于碳納米管和石墨烯的光電探測(cè)器還在研發(fā)階段，它有潛力可以提供很大的波長(zhǎng)范圍和很快的響應(yīng)速度。將這一器件集成到光電芯片上的方法也在研究當(dāng)中。