光電探測器是一種能夠?qū)⒐廨椛滢D(zhuǎn)換成電量的一個器件,它利用這個特性可以進(jìn)行顯示及控制的功能。光探測器可以代替人眼,而且由于具有光譜響應(yīng)范圍寬的特點(diǎn),光探測器亦是人眼的一個延伸。光電探測器利用被照射材料由于輻射的關(guān)系電導(dǎo)率發(fā)生改變的物理特點(diǎn),它的用途比較廣泛,主要應(yīng)用在軍事及國名經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域上。光電探測器的應(yīng)用有哪些?光電探測器在紅外波段中的應(yīng)用主要在紅外熱成像、導(dǎo)彈制造及紅外遙感等一些方面;在可見光或近紅外波段中的應(yīng)用主要在在工業(yè)自動控制、光度計(jì)量及射線測量和探測等方面。那么究竟光電探測器的應(yīng)用有哪些?接下來小編將會為您詳細(xì)的介紹這方面的知識,相信一定會幫助您更好的了解相關(guān)知識。
光電探測器,從其字面意思來看,相信大家都能猜到,這種探測器能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)化為電信號。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
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)別于光子探測器的最大特點(diǎn)是對光輻射的波長無選擇性。
光電導(dǎo)器件:利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測器稱為光電導(dǎo)器件,通常叫做光敏電阻。在可見光波段和大氣透過的幾個窗口,即近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段,都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動探測系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。
光電子發(fā)射器件:光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型(外光電效應(yīng))探測器件。其主要特點(diǎn)是靈敏度高,穩(wěn)定性好,響應(yīng)速度快和噪聲小,是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益,特別適于探測微弱光信號;但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作電壓高,體積較大。光電倍增管一般用于測弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場合,如人造衛(wèi)星的激光測距儀、光雷達(dá)等。
硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見光波段用得最多的兩種光敏電阻;硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣第一個紅外透過窗口的主要光敏電阻,室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長范圍1。0~3。5微米,峰值響應(yīng)波長2。4微米左右;銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測大氣第二個紅外透過窗口,其響應(yīng)波長3~5μm;碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8~14微米,其峰值波長為10。6微米,與CO2激光器的激光波長相匹配,用于探測大氣第三個窗口(8~14微米)°
光電探測器的應(yīng)用
photoconductivedetector利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng),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。光電導(dǎo)探測器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計(jì)量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊,連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法,整個靶面由約10萬個單獨(dú)探測器組成。
1873年,英國W。史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng),但是這種效應(yīng)長期處于探索研究階段,未獲實(shí)際應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著半導(dǎo)體的發(fā)展,各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。在可見光波段方面,到50年代中期,性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測器都已投入使用。
60年代初,中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測器研制成功,典型的例子是工作在3~5微米和8~14微米波段的Ge:Au(鍺摻金)和Ge:Hg光電導(dǎo)探測器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。工作原理和特性光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。
當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時,光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對,這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù),v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度(單位為電子伏)。因此,本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長波限λc為λc=hc/Eg=1。24/Eg(μm)式中c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長波限受禁帶寬度的限制。
轉(zhuǎn)載請注明出處。