光電檢測光電探測器

1、第二章、光電檢測器件,光輻射探測器,熱電探測器,光子探測器,真空光電器件,半導(dǎo)體光電器件,熱電偶和熱電堆,熱敏電阻,熱釋電探測器,真空光電管,光電倍增管,充氣光電管,光敏電阻,光電池,光電二極管,光電三極管,熱電探測器特點(diǎn)：響應(yīng)波長無選擇性，它對從可見光到遠(yuǎn)紅外的各種波長的輻射同樣敏感。響應(yīng)慢，吸收輻射產(chǎn)生信號需要的時間長，一般在幾毫秒以上,光電探測器特點(diǎn)：響應(yīng)波長有選擇性，存在某一截止波長0，超過此波長，器件沒有響應(yīng)。 響應(yīng)快，一般在納秒到幾百微秒,1.響應(yīng)度（或靈敏度) 光電探測器的輸出電壓或輸出電流(或光電導(dǎo))與入射光功率(或光照度)之比，它描述器件的光電轉(zhuǎn)換效能,第一節(jié)、基本特性參數(shù),

2、一、響應(yīng)方面的參數(shù),光譜響應(yīng)度 光電探測器的輸出電壓或輸出電流與入射到探測器上的單色輻射通量之比，光譜響應(yīng)度愈大，表示光電探測器愈靈敏,積分響應(yīng)度 光電探測器輸出的電流或電壓與入射總光通量之比稱為積分響應(yīng)度。積分靈敏度表示探測器對連續(xù)輻射通量的反應(yīng)程度,2響應(yīng)時間 當(dāng)入射輻射到光電探測器后或入射輻射遮斷后，光電探測器的輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照射前的值所需時間稱為響應(yīng)時間,上升時間和下降時間,3頻率響應(yīng) 光電探測器的響應(yīng)隨入射輻射的調(diào)制頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng),二、噪聲方面的參數(shù),從響應(yīng)度的定義來看，好象只要有光輻射存在，不管它的功率如何小，都可探測出來。但事實(shí)并非如此。當(dāng)入射功率很低時，

3、輸出只是些雜亂無章的變化信號，而無法肯定是否有輻射入射在探測器上。這并不是探測器不好引起的，而是它所固有的“噪聲”引起的。如果對這些隨時間而起伏的電壓(流)按時間取平均值，則平均值等于零。但這些值的均方根不等于零，這個均方根電壓(流)稱為探測器的噪聲電壓(流,熱噪聲： 也稱約翰遜噪聲， 載流子無規(guī)則的熱運(yùn)動造成的噪聲,熱噪聲存在于任何電阻中。 熱噪聲與溫度成正比。 熱噪聲與頻率無關(guān)。熱噪聲是各種頻率分量組成，就像白光是各種波長的光組成一樣，所以熱噪聲也稱為白噪聲,1、器件的噪聲,散粒噪聲： 也稱散彈噪聲， 穿越勢壘的載流子的隨機(jī)漲落（統(tǒng)計(jì)起伏）所造成的噪聲。在每個時間間隔內(nèi)，穿過勢壘區(qū)的載流子

4、的數(shù)或從陰極到陽極的電子數(shù)都圍繞一平均值上下起伏。散粒噪聲也是白噪聲,產(chǎn)生復(fù)合噪聲： 載流子的產(chǎn)生率與復(fù)合率在某個時間間隔內(nèi)也會在平均值上下起伏，這種起伏導(dǎo)致載流子濃度的起伏，從而也產(chǎn)生均方噪聲電流。它不是白噪聲,1/f 噪聲(閃爍噪聲或低頻噪聲）： 由于光敏層的微粒不均勻或不必要的微量雜質(zhì)的存在，當(dāng)電流流過時在微粒間發(fā)生微火花放電而引起的微電爆脈沖稱為1/f 噪聲,頻率越低，這種噪聲越大，所以也稱為低頻噪聲，它是屬于“紅”噪聲,2、噪聲參數(shù),信噪比(SN) ： 信噪比是判定噪聲大小通常使用的參數(shù)。它是在負(fù)載電阻RL上產(chǎn)生的信號功率與噪聲功率之比，即,若用分貝(dB)表示，則為,利用SN評價兩

5、種光電探測器性能時，必須在信號輻射功率相同的情況下才能比較。 但對單個光電探測器，其SN的大小與入射信號輻射功率及接收面積有關(guān)。如果入射輻射強(qiáng)，接收面積大，SN就大，但性能不一定就好。因此用SN評價器件有一定的局限性,等效噪聲輸入(ENl) ： 它定義為器件在特定帶寬內(nèi)(1Hz)產(chǎn)生的均方根信號電流恰好等于均方根噪聲電流值時的輸入通量，此時，其他參數(shù)，如頻率溫度等應(yīng)加以規(guī)定。這個參數(shù)是在確定光電探測器件的探測極限(以輸入通量為瓦或流明表示)時使用,噪聲等效功率(NEP)： 或稱最小可探測功率Pmin。它定義為信號功率與噪聲功率之比為1(即SN=1)時，入射到探測器上的輻射通量(單位為瓦)。即,

6、探測率D ： 只用NEP無法比較兩個不同來源的光探器的優(yōu)劣。為此，引入兩個新的性能參數(shù)探測率D和比探測率D*。探測率D定義為NEP（噪聲等效功率）的倒數(shù)，即,顯然，D愈大，光電探測器的性能就愈好。探測率D所提供的信息與NEP一樣，也是一項(xiàng)特征參數(shù)。不過它所描述的特性是：光電探測器在它的噪聲電平之上產(chǎn)生一個可觀測的電信號的本領(lǐng)，即光電探測器能響應(yīng)的入射光功率越小，則其探測率越高,歸一化探測率D* ： 為了在不同帶寬內(nèi)對測得的不同的光敏面積的光電探測器件進(jìn)行比較，使用了歸一化探測率（比探測率）D,暗電流Id ： 即光電探測器在沒有輸入信號和背景輻射時所流過的電流(加電源時)。一般測量其直流值或平均

7、值,1、量子效率() ： 在某一特定波長上每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比,一般()反映的是入射輻射與最初的光敏面的相互作用。若()1（理論上），則入射一個光量子就能發(fā)射一個電子或產(chǎn)生一對電子孔穴對。實(shí)際上()1。 對于有增益的光電器件，() 遠(yuǎn)大于1，此時我們一般用增益或放大倍數(shù),三、其它參數(shù),2、線性度： 描述探測器的光電特性或光照特性曲線，輸出信號與輸入信號保持線性關(guān)系的程度。在規(guī)定范圍內(nèi)，探測器的輸出電量精確地正比于輸入光量的性能。這一范圍稱為線性區(qū),3、工作溫度： 描指光電探測器最佳工作狀態(tài)時的溫度。工作溫度不同時，性能有變化,習(xí)題21,一、概念理解 1、光電探測器的響應(yīng)度（

8、或靈敏度） 2、信噪比 3、最小可探測功率,二、簡答題 熱電檢測器件和光電檢測器件的特點(diǎn)是什么,三、選擇題 1、光電檢測系統(tǒng)的核心是（ ） A、處理電路 B、光電管 C、透鏡 D、光電探測器,第二節(jié)、真空光電探測器件,光電管分真空光電管和充氣光電管兩種。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管,一、光電管,1、結(jié)構(gòu)及分類,光電陰極通常采用逸出功小的光敏材料。當(dāng)光線照射到光敏材料上便有電子逸出，這些電子被具有正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，在外電路就產(chǎn)生電流。若在外電路串入一定阻值的電阻，則在該電阻上的電壓降或電路中的電流大小都與光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,2、工作原理,優(yōu)點(diǎn)：光

9、電陰極面積大，靈敏度較高；暗電流小，最低可達(dá)10-14A；光電發(fā)射弛豫過程極短,3、優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)：真空光電管一般體積都比較大、工作電壓高達(dá)百伏到數(shù)百伏、玻殼容易破碎等。目前已基本被固體光電器件所代替,建立在光電效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上的，把微弱入射光轉(zhuǎn)換成光電子，并獲倍增的器件,二、光電倍增管（PMT,基本結(jié)構(gòu)與原理,光窗分側(cè)窗式和端窗式兩種，它是入射光的通道。由于光窗對光的吸收與波長有關(guān)，波長越短吸收越多，所以倍增管光譜特性的短波閾值決定于光窗材料,1光入射窗,側(cè)窗式,端窗式,2光電陰極,光電陰極由光電發(fā)射材料制作。光電發(fā)射材料大體可分為：金屬材料、半導(dǎo)體材料,光射入物體后，物

10、體中的電子吸收光子能 量，從基態(tài)躍遷到能量高于真空能級（真空中 靜止電子能量）的激發(fā)態(tài)。 受激電子從受激地點(diǎn)出發(fā)，在向表面運(yùn)動過程中免不了要同其它電子或晶格發(fā)生碰撞，而失去一部分能量。 達(dá)到表面的電子，如果仍有足夠的能量足以克服表面勢壘對電子的束縛（即溢出功）時，即可從表面溢出,光電發(fā)射大致可分三個過程,光吸收系數(shù)大，以便體內(nèi)有較多的電 子受到激發(fā)； 光電子在體內(nèi)傳輸過程中受到的能量 損失小，使其溢出深度大； 材料的逸出功要小，使到達(dá)真空界面的電子能夠比較容易地溢出； 另外，作為光電陰極，其材料還要有一定的電導(dǎo)率，以便能夠通過外電源來補(bǔ)充因光電發(fā)射所失去的電子,良好的光電發(fā)射材料應(yīng)具備下述條件

11、,金屬吸收效率很低 ； 金屬中光電子溢出深度很淺，只有幾納米； 金屬溢出功大多為大于3eV，對410nm的可見光來說，很難產(chǎn)生光電發(fā)射，量子效率低,金屬材料是否滿足良好的光電發(fā)射材料的條件,半導(dǎo)體材料是否滿足良好的光電發(fā)射材料的條件,光吸收系數(shù)比金屬大； 體內(nèi)自由電子少，散射能量變小故量子效率比金屬大； 光發(fā)射波長延伸至可見光、近紅外波段,70年代后期，發(fā)展了負(fù)電子親和勢（NEA）光電陰極，長波可至1.6m,1)使光電陰極發(fā)射的光電子盡可能全部會聚到第一倍增極上，而將其他部分的雜散電子散射掉，提高信噪比； (2)使陰極面上各處發(fā)射的光電子在電子光學(xué)系統(tǒng)中有盡可能相等的渡越時間，以保證光電倍增管

12、的快速響應(yīng),3電子光學(xué)系統(tǒng),倍增系統(tǒng)是由許多倍增極組成的綜合體，每個倍增極都是由二次電子倍增材料構(gòu)成，具有使一次電子倍增的能力。因此倍增系統(tǒng)是決定整管靈敏度最關(guān)鍵的部分,4二次發(fā)射倍增系統(tǒng),陽極是采用金屬網(wǎng)作的柵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把它置于靠近最末一級倍增極附近，用來收集最末一級倍增極發(fā)射出來的電子,5陽極,工作原理,1、光子透過入射窗入射到光電陰極K上,2、光電陰極的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中,3、光電子通過電場加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入射到第一倍增極D1上，倍增極發(fā)射出比入射電子數(shù)目更多的二次電子。入射電子經(jīng)N級倍增后，光電子就放大N次,4、經(jīng)過倍增后的二次電子由陽極a收集起來，形成陽極光電

13、流，在負(fù)載RL上產(chǎn)生信號電壓,基本特性參數(shù),1光譜響應(yīng)度 PMT的光譜響應(yīng)曲線與光電陰極的相同，主要取決于光電陰極材料的性質(zhì),2放大倍數(shù)(電流增益) 在一定工作電壓下，光電倍增管的陽極電流與陰極電流之比稱為管子的放大倍數(shù)M或電流增益G,3.暗電流 它限制了可測直流光通量的最小值，同時也是產(chǎn)生噪聲的重要因素，是鑒別管子質(zhì)量的重要參量。應(yīng)選取暗電流較小的管子,4.伏安特性 光電倍增管的伏安特性曲線分為陰極伏安特性曲線與陽極伏安特性曲線。在電路設(shè)計(jì)時，一般使用陽極伏安特性曲線來進(jìn)行負(fù)載電阻、輸出電流、輸出電壓的計(jì)算,5. 頻率響應(yīng) 由于PMT是光電發(fā)射型器件，而光電發(fā)射的延遲時間31013S，所以P

14、MT有很高的頻率響應(yīng),6.噪聲 主要來源是光電陰極、光電發(fā)射的隨機(jī)性和各倍增極二次電子發(fā)射的隨機(jī)性，同時也與背景光或信號光中的直流分量有關(guān),PMT的供電電路,倍增管各電極要求直流供電，從陰極開始至各級的電壓要依次升高，一般多采用電阻鏈分壓辦法來供電。一般情況下，各級間電壓均相等，約80V100V，總電壓約 1KV1.3KV,對電源電壓穩(wěn)定性要求較高。如果電源電壓不穩(wěn)，會引起許多參量的變化，特別是電流增益變化，從而直接影響輸出特性。目前已有光電倍增管專用的電源穩(wěn)壓塊,1)電源電壓穩(wěn)定性的要求,電源電壓的變化和放大倍數(shù)變化的關(guān)系為,因倍增管中的電流與電阻鏈中的電流是并聯(lián)關(guān)系，要保證各級電壓穩(wěn)定，要

15、求流過電阻鏈的電流IR至少要比陽極電流Ia大20倍以上。 一般說，IR越大，對穩(wěn)定極間電壓UD越有利。但I(xiàn)R也不能太大，因?yàn)镮R太大會增大電阻的功耗，加重電源負(fù)擔(dān)。當(dāng)UD給定后，分壓電阻R的最大值應(yīng)取決于陽極的最大平均電流，R最小值應(yīng)取決于高壓電源輸出的功率。一般常用分壓器的阻值選擇范圍為20K 500K,2)電阻鏈分壓電阻的確定,倍增管的輸出電流主要是來自于最后幾級，探測脈沖光時，為了不使陽極脈動電流引起極間電壓發(fā)生大的變化，常在最后幾級的分壓電阻上并聯(lián)電容器,3)并聯(lián)電容的確定,倍增管供電電路與其后續(xù)信號處理電路必須要有一個共用的參考電位，即接地點(diǎn)。倍增管的接地方式有兩種，即陰極接地或陽極

16、接地,4)接地方式,陰極接地,陽極接地,優(yōu)點(diǎn)：便于屏蔽，光、磁、電的屏蔽罩可以跟陰極靠得近些，屏蔽效果好；暗電流小，噪聲低。 缺點(diǎn)：但這時陽極要處于正高壓，會導(dǎo)致寄生電容大，匹配電纜連接復(fù)雜，特別是后面若接直流放大器，整個放大器都處于高電壓，不利于安全操作；如果后面接交流放大器，則必須接一個耐壓很高的隔直電容器，而一般耐壓很高的電容器體積大而且價格高,陰極接地的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：便于跟后面的放大器相接，操作安全，后面不僅可以通過一個低壓耦合電容與交流放大器相接，也可以直接與直流放大器相接。 缺點(diǎn)：但這時陰極要處于負(fù)高壓，屏蔽罩不能跟陰極靠得很近，至少要間隔1cm2cm，因此屏蔽效果差一些，暗電流和噪

17、聲都比陰極接地時大，而且整個倍增管裝置的體積也要大些,陽極接地的特點(diǎn),使用前應(yīng)了解器件的特性。真空光電器件的共同特點(diǎn)是靈敏度高、惰性小、供電電壓高、采用玻璃外殼、抗震性差。 使用時不宜用強(qiáng)光照。光照過強(qiáng)時，光電線性會變差而且容易使光電陰極疲勞（輕度疲勞經(jīng)一段時間可恢復(fù)，重度疲勞不能恢復(fù)），縮短壽命。 工作電流不宜過大。工作電流大時會燒毀陰極面，或使倍增級二次電子發(fā)射系數(shù)下降，增益降低，光電線性變差，縮短壽命。 用來測量交變光時，負(fù)載電阻不宜很大，因?yàn)樨?fù)載電阻和管子的等效電容一起構(gòu)成電路的時間常數(shù)，若負(fù)載電阻較大，時間常數(shù)就變大，頻帶將變窄,6）使用注意事項(xiàng),習(xí)題22,一、簡答題 1、光電倍增管

18、的基本結(jié)構(gòu)與工作原理是什么,二、文獻(xiàn)檢索 什么是負(fù)電子親和勢（NEA）光電陰極？原理,三、選擇題 1、關(guān)于PMT，錯誤的是（ ） A、使用時不宜用強(qiáng)光照 B、抗震性好 C、工作電流不宜過大 D、選大負(fù)載電阻來擴(kuò)展頻帶 2、關(guān)于良好的光電發(fā)射材料，錯誤的是（） A、光吸收系數(shù)要小 B、溢出深度要小 C、材料的溢出功要小 D、有一定的電導(dǎo)率,三、計(jì)算題 現(xiàn)有GDB-423光電倍增管的陰極有效面積為2cm2 ，陰極靈敏度為25A/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)105，陽極額定電流為20A，求允許的最大照度,一、光敏電阻,1、結(jié)構(gòu),第三節(jié)、半導(dǎo)體光電檢測器件,2、分類,本征型半導(dǎo)體光敏電阻、摻雜型半導(dǎo)體光敏

19、電阻,3、工作原理,當(dāng)入射光子使電子由價帶越升到導(dǎo)帶時，導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴均參與導(dǎo)電，因此電阻顯著減小，電導(dǎo)增加。若連接電源和負(fù)載電阻，即可輸出電信號,4、特性,優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，工作電流大（達(dá)數(shù)毫安） ，光譜響應(yīng)范圍寬，所測光強(qiáng)范圍寬，無極性之分。 缺點(diǎn)：響應(yīng)時間長，頻率特性差，強(qiáng)光線性差，受溫度影響大。 主要用于紅外的弱光探測與開關(guān)控制,5、典型連接電路,例題,路燈自動點(diǎn)熄原理圖如圖所示，分析它的工作原理,它是利用光生伏特效應(yīng)制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。它是一種不需加偏壓就能把光能直接轉(zhuǎn)換成電能P-N結(jié)光電器件。 按用途可分成太陽能光電池和光電檢測光電池,二、光電池,1、結(jié)構(gòu),在P

20、（N）型硅作基底，然后在基底上擴(kuò)散N（P）型半導(dǎo)體作為受光面。構(gòu)成P-N結(jié)后，再經(jīng)過各種工藝處理，分別在基底和光敏面上制作輸出電極，涂上二氧化硅作保護(hù)膜，即成光電池,2、工作原理,當(dāng)光照到PN結(jié)表面時，如果光子能量足夠大，就將在PN結(jié)附近激發(fā)電子空穴對，在PN結(jié)內(nèi)電場作用下，N區(qū)的光生空穴拉向P區(qū)，P區(qū)的光生電子拉向N區(qū)，結(jié)果在N區(qū)聚集了電子，P區(qū)聚集了空穴，這樣在N區(qū)和P區(qū)之間產(chǎn)生了電勢差,光電檢測光電池具有光敏面積大，頻率響應(yīng)高，光電流隨照度線性變化。 太陽能光電池耐輻射，轉(zhuǎn)換效率高，成本低，體積小，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可靠性高、壽命長，在空間能直接利用太陽能轉(zhuǎn)換成電能的特點(diǎn),3、特點(diǎn),4、

21、符號及典型連接電路,符號 連接電路 等效電路,三、光敏二極管,1、結(jié)構(gòu),共同點(diǎn)：一個PN結(jié)，單向?qū)щ娦?不同點(diǎn)： 受光面大，PN結(jié)面積更大，PN結(jié)深度較淺； 表面有防反射的SiO2保護(hù)層； 外加負(fù)偏壓,與普通二極管相比,共同點(diǎn)：均為一個PN結(jié)，利用光生伏特效應(yīng)，SiO2保護(hù)膜； 不同點(diǎn)： 結(jié)面積比光電池的小，頻率特性好； 光生電勢與光電池相同，但電流比光電池?。?可在零偏壓下工作，更常在反偏壓下工作,與光電池相比,2、工作原理,無光照時，只有熱效應(yīng)引起的暗電流流過PN結(jié),光照時，產(chǎn)生附加的光生載流子，使流過PN結(jié)的電流驟增；反向電壓增加了耗盡層的寬度和結(jié)電場，使更多的光生載流子流過PN結(jié),3、

22、光電二極管的典型連接電路,a) 不加外電源 b) 加反向外電源 c) 2DU環(huán)極接法,環(huán)極接法的作用：克制由于SiO2保護(hù)膜中的雜質(zhì)正離子靜電感應(yīng)。消除表面漏電流，減少暗電流和噪聲,4、特性參數(shù),光譜響應(yīng),光照特性,隨著入射光功率的變強(qiáng)，則同一反向電壓下的光電流也變大。 入射光功率不變時，反向電壓加到某一電壓后，光電流幾乎不隨反向電壓的變化而變化,頻率響應(yīng),光生載流子在薄層中的擴(kuò)散時間及PN結(jié)中的漂移時間（載流子的渡越時間）； 結(jié)電容和雜散電容（ RC時間常數(shù),它是半導(dǎo)體光電器件中頻率響應(yīng)最好的器件之一，頻率響應(yīng)與下列因素有關(guān),無論是光生載流子向結(jié)區(qū)擴(kuò)散，還是結(jié)電場中載流子的漂移，它們都有一定

23、的馳豫時間，這個馳豫時間影響光敏器件的頻率響應(yīng)。對于擴(kuò)散型二極管主要馳豫時間為光生載流子向結(jié)區(qū)擴(kuò)散時間。對于耗盡層型二極管主要馳豫時間為光生少子在結(jié)區(qū)的漂移時間。 對于不同波長的光，器件也有不同的頻率響應(yīng)。波長越長的光在較深處被吸收，產(chǎn)生的少數(shù)載流子遠(yuǎn)離PN結(jié)，需較長的擴(kuò)散時間。而較短波長的光在靠近表面處被吸收，產(chǎn)生的少數(shù)載流子離PN結(jié)很近，擴(kuò)散時間短。所以耗盡層型優(yōu)于擴(kuò)散型光敏二極管,載流子的渡越時間,溫度特性,由于反向飽和電流對溫度的強(qiáng)烈依賴性，光敏二極管的暗電流對溫度的變化非常敏感,按材料 硅光敏二極管、 鍺光敏二極管、化合物光敏二極管； 按結(jié)特性： PN結(jié)（擴(kuò)散層、耗盡層）、PIN結(jié)

24、、異質(zhì)結(jié)、肖特基勢 壘型及點(diǎn)接觸型； 按對光的響應(yīng)： 紫外、可見光、紅外,5、光電二極管的分類,PIN管 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對）很厚的本征半導(dǎo)體。這樣，PN結(jié)的內(nèi)電場就基本上全集中于I層中，從而使PN結(jié)雙電層的間距加寬，結(jié)電容變小,幾種特殊的光敏二極管,這種管子最大的特點(diǎn)是頻帶寬，可達(dá)10GHz。 另一個特點(diǎn)是，線性輸出范圍寬。 所不足的是，I層電阻很大，管子的輸出電流小，一般多為零點(diǎn)幾微安至數(shù)微安。目前有將PIN管與前置運(yùn)算放大器集成在同一硅片上并封裝于一個管殼內(nèi)的商品出售,雪崩光電二極管 雪崩光電二極管是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的一

25、種二極管,特點(diǎn)：工作電壓很高，約100V200V，接近于反向擊穿電壓。 有很高的內(nèi)增益，可達(dá)到幾百。 響應(yīng)速度特別快，帶寬可達(dá)100GHz，是目前響應(yīng)速度最快的一種光電二極管。 缺點(diǎn)：噪聲大,四、光敏三極管,結(jié)構(gòu),符號,工作原理,特點(diǎn)：光電晶體管的靈敏度比光電二極管高，輸出電流也比光電二極管大，多為毫安級。 缺點(diǎn)：它的光電特性不如光電二極管好，在較強(qiáng)的光照下，光電流與照度不成線性關(guān)系。所以光敏三極管多用來作光電開關(guān)元件或光電邏輯元件,五、陣列式或象限式結(jié)型光電器件,利用集成電路技術(shù)使兩個至幾百個光電二極管或光電池排成一行，集成在一塊集成電路片子上，即成為陣列式的一維光電器件，也可以使光電二極管

26、或光電池制成象限式的二維光電器件。 這兩種器件中，襯底是共用的，而各光敏元都是獨(dú)立的，分別有各自的前極引出線,1、結(jié)構(gòu),就目前的應(yīng)用看，兩個并列的光電二極管或光電池，可用來辨別光點(diǎn)移動的方向。 24個并列的光敏元，可用來收集光點(diǎn)移動的相位信息。 幾十個至幾百個或更多并列的光敏元，可用來攝取光學(xué)圖象或用作空間頻譜分析。 象限式光電器件可用來確定光點(diǎn)在二維平面上的位置坐標(biāo)。多用于準(zhǔn)直、定位、跟蹤或頻譜分析等方面,這種器件的特點(diǎn)是，光敏元件密集度大，總尺寸小，容易作到各單元多數(shù)一致，便于信號處理,2、特點(diǎn),3、應(yīng)用,六、光電位置探測器（PSD,PSD是利用離子注入技術(shù)制成的一種可確定光的能量中心位置

27、的結(jié)型光電器件，有一維的和二維的兩種。 當(dāng)入射光是一個小光斑，照射到光敏面時，其輸出則與光的能量中心位置有關(guān)。這種器件和象限光電器件比較，其特點(diǎn)是，它對光斑的形狀無嚴(yán)格要求，光敏面上無象限分隔線，對光斑位置可連續(xù)測量,一、接受光信號的方式,光信號的有無：被測對象造成投射到光電器件上的光信號截?cái)嗷蛲ㄟ^。如光電開關(guān)、光電報(bào)警等。這時光電器件不考慮線性，而要考慮靈敏度,第四節(jié)、各種光電檢測器件的性能比較和應(yīng)用選擇,光信號的色度差異：當(dāng)被測對象本身光輻射的色溫存在差異或表面顏色變化時，必須選擇合適的光譜特性的光電器件,光信號的幅度大?。寒?dāng)被測對象因?qū)獾姆瓷渎?、透過率或是被測對象本身光輻射的強(qiáng)度變化，此時光信號幅度大小亦改變。為準(zhǔn)確測出幅度大小的變化，必須選用線性好、響應(yīng)快的器件，如PMT或光電二極管,光信號按一定頻率交替變化：這種光信號的輸入是有一定頻率的，必須使所選器件的上限截止頻率大于輸入信號的頻率才能測出輸入信號的變化,二、各種光電器件的性能比較,在動態(tài)特性（即頻率響應(yīng)與時間響應(yīng)）方面，以光電倍增管和光電二極管（尤其是PIN管與APD管）為最好； 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最好； 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最好,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