光电探测器响应度为多少
响应度r和-效率η是描述器件光电转换能力的物理量,其大小为光电转换器又称光检测器的平均输出电流ip与光电转换器又称光检测器的平均输入功率po的比值,即输出电信号电流大小与输入光信号功率大小之比。
用公式表示为:r=ip/po,单位为a/w。在光功率po的照射下,产生的光电流为ip=(e*po*η)/(h*f)。式中e为电子电荷;h为普朗克常数;光电探测器半导体光电探测器是利用半导体材料的光电效应来接收和探测光信号的器件,它通过吸收光子产生电子-空穴对,从而在外电路产生与入射光强度成正比的光电流以方便测量入射光。f为入射光频率;η为-效率,其数值总是小于1。因此又可把响应度的公式写为:r=η/(h*f/e)。由上式可见,响应度与器件材料、光波长有关。
光电探测器工作原理
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
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-。直接带隙材料的吸收边比间接带隙材料陡峭很多,如图 画出了几种常用半导体材料(如 gaas、inp、inas、si、ge、gap 等材料)的入射光波长和光吸收系数、渗透-的关系。对微弱的光信号,器件必须有合适的灵敏度,以-一定的信噪比和输出足够强的电信号。
光电探测器
有些情况下,不仅需要-的响应度,还需要-的-效率,否则会引入额外的-噪声。这可以用来探测光的压缩态,也会影响单光子探测器的光子探测概率。 当探测激光二极管中发出的强发散光束时,需要考虑探测器的有源区大小。如果光源具有很大并且变化的光束发散角,很难在有源区全部探测到这些光。这时可以采用一个积分球来测量总功率。目前关于碳纳米管和石墨烯的光电探测器还在研发阶段,它有潜力可以提供很大的波长范围和很快的响应速度。
光电探测器简介
在光电系统中,光电探测器扮演了非常重要的作用。它就好比光电系统的“眼睛”,对外来的光信号进行测量,并转换为电信号用于后续的信号处理。
光信号转换为电信号主要基于材料的光电效应,爱因斯坦因为利用光-理论成功解释了光电效应而获得了1921年的诺贝尔物理学奖。广义上说,因为光的入射导致材料的电学效应发生变化的这一类现象,都是光电效应。这主要包括材料因为光入射而发射电子、材料的电导率因为光入射而发生变化、材料因为光入射而产生电动势的变化等。光电探测器相关信息红外波段的光电导探测器pbs、hg1-xcdxte的常用响应波段在1~3微米、3~5微米、8~14微米三个-透过窗口。
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