第4章光电导器件ncu讲义.ppt

第4章?? 光电导器件 ? 光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光电探测器，所谓光电导效应是当材料受到光辐射后，材料的电导率发生变化的现象。最典型也是最常用的光电导器件是光敏电阻。 4.1 光敏电阻的工作原理 4.1.1光敏电阻的结构和分类 光敏电阻是利用光电导效应制成的的光电器件，其工作结构图如图4-1，结构原理图如图4-2。 ;光敏电阻分为两类--本征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻。本征型光敏电阻在光子能量大于禁带宽度时才能激发出一个电子空穴对（如图4-3（a））。非本征光敏电阻只要光子能量大于杂质电离能就能产生载流子（如图4-3（b））。目前使用N型半导体光敏电阻使用最广范。;光照稳定情况下的电导率为;; 1.光电导灵敏度Sg; 3.量子效率 光电导器件的量子效率η，表示输出的光电流与入射光子流之比，是无纲量。图4-5为硅和锗的量子效率。假设入射的单色辐射功率Ф(λ)能产生N个光电子，则量子效率： ;; 6.光电特性和γ值 ;7.前历效应 前历效应是指光敏电阻的响应特性与工作前的“历史”有关的一种现象。前历效应有暗态前历效应与亮态前历效应之分。 暗态前历是在处于暗态突然受到光照后，亮态前历已经处于亮态光照改变时的响应曲线。; 8.温度特性 光敏电阻的温度特性很复杂，在一定的照度下，亮电阻的温度系数α有正有负。R1、R2分别为与温度T1、T2 相对应的亮电阻。 ;;4.3.2.噪声等效电路 光敏电阻接入电路时产生噪声和相应的噪声电流。 噪声主要有三种：产生-复合噪声，热噪声和1/f 噪声； 噪声电流也有三种：产生-复合噪声电流ingr，热噪声电流int，1/f 噪声电流inf。频率低于100Hz时以l/f 噪声为主，频率在100Hz和接近1000Hz之间以产生-复合噪声为主，频率在1000Hz以上以热噪声为主。由于三种噪声互相独立，所以光敏电阻的总的噪声电流的均方值为： ;4.4 光敏电阻的特点和应用 4.4.1 光敏电阻的特点; （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； （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。