光電探測器相關(guān)內(nèi)容

紅外探測器的時(shí)間常數(shù)比光敏電阻小得多,探測器的時(shí)間常數(shù)一般為50～500微秒,HgCdTe探測器的時(shí)間常數(shù)在10-6～10-8秒量級(jí)。紅外探測器有時(shí)要探測非常微弱的輻射信號(hào),例如10-14 瓦；輸出的電信號(hào)也非常小,因此要有專門的前置放大器。硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高，而且在可見光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率，因而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。在動(dòng)態(tài)特性（即頻率響應(yīng)與時(shí)間響應(yīng)）方面，以光電倍增管和光電二極管（尤其是PIN管與雪崩管）為好；在光電特性（即線性）方面，以光電倍增管、光電二極管和光電池為好；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。值得指出的是，靈敏度高不一定就是輸出電流大，而輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管和光電三極管；外加偏置電壓低的是光電二極管、光電三極管，光電池不需外加偏置；在暗電流方面，光電倍增管和光電二極管小，光電池不加偏置時(shí)無暗電流，加反向偏置后暗電流也比光電倍增管和光電二極管大；長期工作的穩(wěn)定性方面，以光電二極管、光電池為，其次是光電倍增管與光電三極管；在光譜響應(yīng)方面，以光電倍增管和CdSe光敏電阻為寬，但光電倍增管響應(yīng)偏紫外方向，而光敏電阻響應(yīng)偏紅外方向。

光電探測器原理

光電探測器，從其字面意思來看1，相信大家都能猜到，這種探測器能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。光電探測器的光電轉(zhuǎn)換特性光電探測器的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。光電探測器的分類有好多種，根據(jù)器件工作原理的不同或者根據(jù)器件對輻射響應(yīng)方式的不同，光電探測器一般分為兩大類，一種是熱探測器，還有一種是光子探測器。光電探測器的工作原理是基于光電效應(yīng)，熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區(qū)別于光子探測器的特點(diǎn)是對光輻射的波長無選擇性。

暗電流和噪聲

光電流指在入射光照射下光電探測器所產(chǎn)生的光生電流，暗電流可以定義為沒有光入射的情況下探測器存在的漏電流。其大小影響著光接收機(jī)的靈敏度大小，是探測器的主要指標(biāo)之一。暗電流主要包括以下幾種：

①耗盡區(qū)中邊界的少子擴(kuò)散電流;

②載流子的產(chǎn)生-復(fù)合電流，通過在加工中消除硅材料的晶格缺陷，可以有效減小載流子的產(chǎn)生-復(fù)合電流，通常對于高純度的單晶硅產(chǎn)生-復(fù)合電流可以降低到2*1011A/nm2  以下;

③表面泄漏電流，在制造工藝結(jié)束時(shí)，對芯片表面進(jìn)行鈍化處理，可以將表面漏電流降低到 1011A/nm2量級(jí)。廣義上說，因?yàn)楣獾娜肷鋵?dǎo)致材料的電學(xué)效應(yīng)發(fā)生變化的這一類現(xiàn)象，都是光電效應(yīng)。當(dāng)然，暗電流也受探測器工作溫度和偏置電壓的影響。探測器的暗電流與噪聲是分不開的，通常光電探測器的噪聲主要分為暗電流噪聲、散粒噪聲和熱噪聲：a暗電流噪聲：對于一個(gè)光電探測器來講，可接收的較小光功率是由探測器的暗電流決定的，所以減小探測器的暗電流能提高光接收機(jī)的靈敏度;b散粒噪聲：當(dāng)探測器接收入射光時(shí)，散粒噪聲就產(chǎn)生于光子的產(chǎn)生-復(fù)合過程中。由于光生載流子的數(shù)量變化規(guī)律服從泊松統(tǒng)計(jì)分部，所以光生載流子的產(chǎn)生過程存在散粒噪聲;c熱噪聲：由于導(dǎo)體中電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)體兩端電壓的波動(dòng)，因此就會(huì)產(chǎn)生熱噪聲。光電探測器的電路模型中包含的電阻為其熱噪聲的主要來源。

紅外光電探測器的發(fā)展

20世紀(jì)，紅外光電探測器首先受到軍事部門的關(guān)注，它實(shí)現(xiàn)了黑暗中的目標(biāo)探測、保密通訊等。

的紅外光電探測器采用點(diǎn)源探測技術(shù)，該方法將目標(biāo)看作一個(gè)熱點(diǎn)源，以此來探測、鎖定并目標(biāo)。1、成像器件利用光電探測器，構(gòu)成圖像傳感器，對可見光或者紅外光譜進(jìn)行測量，形成光學(xué)圖像以供處理。由于獲得的特征信息量十分有限，且非常容易受到各類紅外、激光等干擾，因此單元探測基本不具備目標(biāo)識(shí)別的能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電子技術(shù)等發(fā)展，光電對抗越來越強(qiáng)烈，簡單的點(diǎn)源式探測技術(shù)面臨重大挑戰(zhàn)，逐漸發(fā)展為多元探測技術(shù)，可以獲取較豐富的目標(biāo)信息。

20世紀(jì)80年代研發(fā)的多元紅外光電探測器面陣凝視成像系統(tǒng)探測元數(shù)量達(dá)到103～106量級(jí)，可以直接置于紅外物鏡的焦平面上，實(shí)現(xiàn)所謂的大角度“凝視”，電子脈沖代替了光學(xué)機(jī)械掃描體制。6微米,與CO2激光在激光波長,是用來檢測大氣第三窗口(8~14微米)。系統(tǒng)靈敏度可提高兩個(gè)量級(jí)且可同時(shí)處理多個(gè)目標(biāo)，體積縮小、重量減輕、響應(yīng)更快、可靠性提高，在軍事上有更突出的適用性。

目前，紅外光電探測器正朝著中波紅外、長波紅外雙波段甚至多波段方向發(fā)展。紅外光電探測器將具備像素更高、幀速率更快、熱分辨率更強(qiáng)、多色化和智能化等特征。