光電探測(cè)器的工作原理

光電探測(cè)器可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

以不同的方式輻射響應(yīng)根據(jù)設(shè)備或設(shè)備的工作是不同的,其機(jī)理光電探測(cè)器可分為兩大類:一類是光子探測(cè)器;

另一種是熱探測(cè)器。

工作原理：

原理圖探測(cè)器工作原理光電探測(cè)器是基于光電效應(yīng)、熱探測(cè)器基于材料溫度升高后的吸收能量,從而改變光學(xué)輻射其電氣性能,它的區(qū)別是*大特點(diǎn)的光子檢測(cè)器波長(zhǎng)的光輻射的選擇性。

光電發(fā)射裝置:光電管和光電倍增管是典型的類型的光電發(fā)射(光電效應(yīng))檢測(cè)器。

其主要特點(diǎn)是靈敏度高,穩(wěn)定性好,響應(yīng)速度快,噪音低,是一種電流放大器件。

尤其是光電倍增管的高電流增益,特別適用于檢測(cè)弱光信號(hào);但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高工作電壓、大尺寸。

光電倍增管是用來(lái)測(cè)量弱輻射和響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合,如激光測(cè)距儀、激光雷達(dá)等。

光導(dǎo)設(shè)備:使用光敏半導(dǎo)體材料的影響由光電探測(cè)器稱為光導(dǎo)設(shè)備,通常被稱為光敏電阻。

在可見(jiàn)的樂(lè)隊(duì)和幾個(gè)大氣通過(guò)窗口、近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段,有適用的光敏電阻。

光敏電阻廣泛用于自動(dòng)光電檢測(cè)系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、制導(dǎo)、紅外系統(tǒng)等。

cd和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見(jiàn)的和*兩個(gè)光敏電阻;硫化鉛PbS光敏電阻是**工作在大氣紅外透過(guò)窗戶主要的光敏電阻,室溫工作PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為1.0 ~ 3.5微米,峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為2.4微米;銻化銦InSb光敏電阻主要用于檢測(cè)第二大氣紅外透過(guò)窗戶,波長(zhǎng)響應(yīng)3 ~ 5微米;

碲鎘光譜響應(yīng)的設(shè)備在8 ~ 14微米,峰值波長(zhǎng)為10.6微米,與CO2激光在激光波長(zhǎng),是用來(lái)檢測(cè)大氣第三窗口(8 ~ 14微米)。

如何選擇一個(gè)合適的光電探測(cè)器

光電探測(cè)器總的選擇匹配原則是：

①光電探測(cè)器和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配;

②光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換特性和入射輻射能量相匹配;

③光電探測(cè)器和光信號(hào)的調(diào)制形式、信號(hào)頻率及波形相匹配;

④光電探測(cè)器和輸入電路的電氣特性相匹配。

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光電探測(cè)器

半導(dǎo)體光電探測(cè)器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來(lái)接收和探測(cè)光信號(hào)的器件，它通過(guò)吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，從而在外電路產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度成正比的光電流以方便測(cè)量入射光。半導(dǎo)體光電探測(cè)器又分為光導(dǎo)型和光伏型。光導(dǎo)型是根據(jù)光電導(dǎo)效應(yīng)制成，即當(dāng)光入射到半導(dǎo)體材料后，能改變其導(dǎo)電性能,且隨著光強(qiáng)的增加，其導(dǎo)電性能增強(qiáng)。光生載流子的渡越時(shí)間在光生電流變化中表現(xiàn)為兩部分：上升時(shí)間和下降時(shí)間。該類型的主要器件有光敏電阻。光伏型是根據(jù)光生伏應(yīng)制成，即當(dāng)光照射PN結(jié)時(shí)， 會(huì)使PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。該類型的主要器件為光敏二極管、光敦晶體管等。

紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)是一種比較常 見(jiàn)的光電探測(cè)器，它通過(guò)感應(yīng)身體發(fā)出的紅外光，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的開(kāi)關(guān)。例如用于紅外感應(yīng)燈，當(dāng)有人靠近時(shí)，開(kāi)關(guān)就會(huì)打開(kāi)，電路開(kāi)通，燈就會(huì)點(diǎn)亮;當(dāng)人離開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)就會(huì)關(guān)斷，電路斷路，燈就會(huì)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)的功能。半導(dǎo)體光電探測(cè)器由于體積小，重量輕，響應(yīng)速度快，靈敏度高，易于與其它半導(dǎo)體器件集成，是光源的探測(cè)器，可廣泛用于光通信、信 號(hào)處理、傳感系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。光電探測(cè)技術(shù)發(fā)展概況光電探測(cè)技術(shù)是根據(jù)被探測(cè)對(duì)象輻射或反射的光波的特征來(lái)探測(cè)和識(shí)別對(duì)象的一種技術(shù)，這種技術(shù)本身就賦予光電技術(shù)在軍事應(yīng)用中的四大優(yōu)點(diǎn)，即看得更清、打得更準(zhǔn)、反應(yīng)更快和生存能力更強(qiáng)。例如，光電探測(cè)器是光纖通信接收端的核心器件，它接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換將其為電信號(hào)。又例如，GaAs基阱紅外探測(cè)器是一 種新型的紅外探測(cè)器，可用在紅外焦平面陣列成像技術(shù)中，這在防御以及重要新型系統(tǒng)中起著重要作用(如監(jiān)視、跟蹤、識(shí)別、制導(dǎo)等)，其成像質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)的碲鎘探測(cè)器。

紅外光電探測(cè)器

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)可以非常有效率的，與其可以防止周圍可見(jiàn)光的干擾有極大地關(guān)系，它特點(diǎn)就在于可以進(jìn)行無(wú)接觸的探測(cè)，而且不損傷被測(cè)物體，這是很多消費(fèi)者都希望的。目前的市面上來(lái)講，它們由發(fā)送器、和檢測(cè)電路三個(gè)部分組成開(kāi)來(lái)。

首先要讓紅外光電探測(cè)器的發(fā)送器部分對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行光束的發(fā)射，如果探測(cè)的前方具有檢測(cè)物體，這時(shí)發(fā)出的紅外信號(hào)就會(huì)返回，這樣就感知到了物體的存在，接著輸出信號(hào)。對(duì)微弱的光信號(hào)，器件必須有合適的靈敏度，以確保一定的信噪比和輸出足夠強(qiáng)的電信號(hào)。這樣看來(lái)，紅外光電探測(cè)器的制作就很簡(jiǎn)單了，其實(shí)不然，它沒(méi)有想象中的那么簡(jiǎn)單，生活中紅外線無(wú)處不在，我們平時(shí)所用到的日光燈都會(huì)存在紅外光，太陽(yáng)光線中也會(huì)有很強(qiáng)的紅外光，人體也會(huì)發(fā)出紅外光，對(duì)于紅外光電探測(cè)器來(lái)說(shuō)，這些都是干擾源，一旦紅外光電探測(cè)器檢測(cè)到的物體的紅外線沒(méi)有被接收到，這不就是誤動(dòng)作么，解決辦法還是有的。

如果其他紅外光照射到紅外光電探測(cè)器上后，探測(cè)器的誤動(dòng)作就會(huì)發(fā)生，這個(gè)時(shí)候我們只要將紅外光電探測(cè)器的紅外光變成具有一定頻率的紅外光之后，那么我們?cè)诮邮芷魃暇胖粫?huì)接收到具有此種頻率的紅外光，誤報(bào)的幾率就會(huì)大大縮小，其他紅外光被拒之門外，這樣一來(lái)，抗干擾能力也就有了迅速的提高。如光敏電阻是一個(gè)可變電阻，有光照的部分電阻就降低，必須使光線照在兩電極間的全部電阻體上，以便有效地利用全部感光面。