光电检测复习详解.ppt

线性度是描述光电探测器的光电特性或光照特性输出信号与输入信号保持线性关系的程度。即在规定的范围内，光电探测器的输出电量正比于输入光量的性能。 光电探测器线性区的大小与检测器后的电子线路有很大关系。 下限一般由光电器件的暗电流和噪声因素决定，上限由饱和效应或过载决定。 工作温度是光电探测器最佳工作状态下的温度。 例：InSb器件 工作温度在300K时，长波限为7.5μm，峰值波长为6μm， 工作温度在77K时，长波限为5.5μm，峰值波长为5μm。 光敏电阻 使用中应注意： 1)当用于模拟量测量时，因光照指数γ与光照强弱有关，只有在弱光照下光电流与入射辐射通量成线性关系。 2)用于光度量测试仪器时，必须对光谱特性曲线进行修正，保证其与人眼的光谱光视效率曲线符合。 第三章 3)光敏电阻的光谱特性与温度有关，温度低时，灵敏范围和峰值波长都向长波方向移动，可采取冷却灵敏面的办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。 4)光敏电阻的温度特性很复杂，电阻温度系数有正有负，一般说，光敏电阻不适于在高温下使用，温度高时输出将明显减小，甚至无输出。 5)光敏电阻频带宽度都比较窄，在室温下只有少数品种能超过1000Hz，而且光电增益与带宽之积为一常量，如要求带宽较宽，必须以牺牲灵敏度为代价。 6)设计负载电阻时，应考虑到光敏电阻的额定功耗，负载电阻值不能很小。 7)进行动态设计时，应意识到光敏电阻的前历效应。 光敏电阻做成梳状的原因? 光 伏 器 件 利用半导体PN结光伏效应制成的器件称为光伏器件。 有：光电池、光电二极管、光电三极管、光电场效应管、PIN管、雪崩光电二极管、光可控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器(PSD)、光电耦合器等。 光电二极管——接法 即用法只能有两种。一种是不加外电压，直接与负载相接。另一种是加反向电压。 实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。 a) 不加外电源? b) 加反向外电源? c) 2DU环极接法 光电晶体管 原理：只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制，和普通晶体管类似，也有电流放大作用。当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic＝Ie＝(1＋β)Ip，β为电流放大倍数。 接法：正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。 光电倍增管 光电倍增管由阴极、聚焦极、电子倍增系统(许多倍增极 ，二次电子倍增材材料)和阳极组成。 建立在外光电效应、二次电子发射效应和电子学理论基础上。 发光二极管—加正向偏压 光电耦合器件---耦合、隔离 光电检测器件中常用的卤钨灯是什么光源？ 光热器件 原理：器件吸收入射辐射功率产生温升，温升引起材料各种有赖于温度的参量的变化，监测其中一种性能的变化，来探知辐射的存在和强弱。 热敏电阻—负温度系数，T升高，R下降，灵敏度也下降。测辐射热计 热电偶（堆）----物质温差产生电动势 热释电---以热电晶体为电介质的平板电容器。因热电晶体具有自发极化性质，自发极化矢量能够随着温度变化 (3)热敏电阻——分类 按材料分：金属(如金、镍、铋等薄膜 )的和半导体(如氧化锰、氧化镍、氧化钴等 )的两种。 金属的热敏电阻，电阻温度系数多为正的，绝对值比半导体的小，它的电阻与温度的关系基本上是线性的，耐高温能力较强，所以多用于温度的模拟测量。 半导体的热敏电阻，电阻温度系数多为负的，绝对值比金属的大十多倍，它的电阻与温度的关系是非线性的，耐高温能力较差，所以多用于辐射探测，例如，防盗报警、防火系统、热辐射体搜索和跟踪等。 第四章 光电信号检测电路 静态计算---图解法、解析法 动态计算 偏置电路和噪声 前置放大器 非线性电路图解法的分析依据输出特性（伏安特性）来确定静态工作点。而光电器件的伏安特性可分为（1）恒流源型， （2）光伏型， （3）可变电阻型。 光电探测器的直流检测偏置电路 PMT、PD、光电三极管 光电池、工作于光电池下的PD 光敏电阻、热敏电阻 偏置电路的目的：“探测器的偏置”在探测器上加一定的偏流和偏压使探测器能在电状态正常工作，输出光电信号。 恒流源型光电器件输入电路的静态计算 图解计算法 Ub＝U(I)+IRL 或 U(I)＝Ub-IRL 在伏安特性上划出负载线Ub-IRL， 由于串联回路中流过各回路元件的电流相等，负载线和对应于输入光通量为Φo时的器件伏安特性曲线的交点Q即为输入电路的静态工作点。当输入光通量由Φo改变+ΔΦ（或-ΔΦ）时，在负载电阻RL上会产生-ΔU（或+ΔU）的电压信号输出和+ΔI（或-ΔI）的电流信号输出。 光电导探测器工