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石岩2GHZ APD光电探测器工作原理

光电导器件:利用具有光电导效应的半导体材料做成的光电探测器称为光电导器件,通常叫做光敏电阻。在可见光波段和大气透过的几个窗口,即近红外、中红外和远红外波段,都有适用的光敏电阻。光敏电阻被较多地用于光电自动探测系统、光电跟踪系统、导弹制导、红外光谱系统等。硫化镉CdS和硒化镉CdSe光敏电阻是可见光波段用得较多的两种光敏电阻;硫化铅PbS光敏电阻是工作于大气红外透过窗口的主要光敏电阻,室温工作的PbS光敏电阻响应波长范围1.0~3.5微米,峰值响应波长2.4微米左右;锑化铟InSb光敏电阻主要用于探测大气第二个红外透过窗口,其响应波长3~5μm;碲镉汞器件的光谱响应在8~14微米,其峰值波长为10.6微米,与CO2激光器的激光波长相匹配,用于探测大气第三个窗口(8~14微米)。利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件,如光电管、光电倍增管和红外变像管等。石岩2GHZ APD光电探测器工作原理

光伏探测器基于光照产生电势差,用测电势差的原理。它分为光电池与光电二极管两种类型,光电池主要是把光能转换为电能的器件,目前有硒光电池、硅光电池、砷化镓及锗光电池等,但目前运用较广的是硅光电池。光电二级管分为P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。PIN光电二极管又称快速光电二极管,与一般的光电二极管相比,它具有不的时间常量,并使光谱响应范转向长波方向移动,其峰值波长可移至1.04~1.06um而与YAG激光器的发射波长相对应。它具有灵敏度高的优点。它是由P型半导体和N型半导体之间夹了一层本征半导体构成的。因为本征半导体近似于介质,这就相当于增大了P-N结结电容两个电极之间的距离,使结电容变得很小。其次,P型半导体和N型半导体中耗尽层的宽度是随反向电压增加而加宽的,随着反偏压的增大,结电容也要变得很小。由于I层的存在,而P区一般做得很薄,入射光子只能在I层内被吸收,而反向偏压主要集中在I区,形成高电场区,I区的光生载流子在强电场作用下加速运动,所以载流子渡越时间常量减小,从而改善了光电二极管的频率响应。同时I层的引入加大了耗尽区,展宽了光电转换的有效工作区域,从而使灵敏度得以提高。广东相干接收机光电探测器订制价格PIN优点在于响应度高响应速度快,频带也较宽工作电压低。

光电探测器的基本工作机理包括三个过程:(1)光生载流子在光照下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。当探测器表面有光照射时,如果材料禁带宽度小于入射光光子的能量即Eg<hv,则价带电子可以跃迁到导带形成光电流。当光在半导体中传输时,光波的能量随着传播会逐渐衰减,其原因是光子在半导体中产生了吸收。半导体对光子的吸收主要的吸收为本征吸收,本征吸收分为直接跃迁和间接跃迁。通过测试半导体的本征吸收光谱除了可以得到半导体的禁带宽度等信息外,还可以用来分辨直接带隙半导体和间接带隙半导体。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高,由于半导体的能带结构所以半导体具有连续的吸收谱。从吸收谱可以看出,当本征吸收开始时,半导体的吸收谱有一明显的吸收边。但是对于硅材料,由于其是间接带隙材料,与三五族材料相比跃迁几率较低,因而只有非常小的吸收系数,同时导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。

利用内光电效应制成的光子型探测器是用半导体材料制成的固态电子器件,主要包括光电导探测器和光伏型探测器等。光电导探测器具有光电导效应,是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度Eg时,光子能够将价带中的电子激发到导带,从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。光伏型探测器通常由半导体PN结构成,其原理是利用PN结的内建电场将光生载流子(用光照射半导体时,若光子的能量等于或大于半导体的禁带宽度,则价带中的电子吸收光子后进入导带,产生电子-空穴对)扫出结区而形成信号。当探测器受到光照(辐照)、体内发生本征光吸收时,产生两种带相反电荷的光生载流子(电子和空穴)。这两种光生载流子一开始局限于光照区,随后由于存在浓度梯度,其中一部分扩散到PN结区,在PN结内建电场的作用下,分别聚集到结的两端,形成电压信号。如PN结两端连成一个回路,则形成电流信号。通常光电探测器的噪声主要分为暗电流噪声、散粒噪声和热噪声。

利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件,如光电管、光电倍增管和红外变像管等。这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极,当光子投射到光电阴极上时,光子可能被光电阴极中的电子吸收,获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。在光电管中,光电子在带正电的阳极的作用下运动,构成光电流。光电倍增管与光电管的差别在于,在光电倍增管的光电阴极与阳极之间设置了多个电位逐级上升并能产生二次电子的电极(称为打拿极)。从光电阴极逸出的光电子在打拿极电压的加速下与打拿极碰撞,发生倍增效应,然后形成较大的光电流信号。因此,光电倍增管具有比光电管高得多的灵敏度。红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦,当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时,便发出绿色的光像信号。光电导效应是指在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态,而引起材料电导率的变化的象。广东相干接收机光电探测器订制价格

光电探测器在国际和国民经济的各个领域有很多用途。石岩2GHZ APD光电探测器工作原理

光通信虽然以光作为传播媒介,但归根结底还是基于电的。光载波需要使用电信号来进行调制,接收机接收到光信号也需要将其转换为电信号,才能获得所携带的信息。光的带宽暂且可以认为是无限的,但是电信号的带宽不可能无限提高。相对于低频信号,高频信号有着更高的损耗(包括导线损耗、介质损耗以及电磁辐射等),这就导致信号通路的频率响应是一条向下的曲线,高频成分的减少导致上升下降时间会比原来更长(因为高次谐波比低次谐波更为陡峭,这点很容易理解)。因此带宽的选择对时域波形的较短上升边有直接的影响。石岩2GHZ APD光电探测器工作原理

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