PN结型光电二极管ppt课件.ppt

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1、四四.光探测器光探测器为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益光光 源源信号信号调制调制光纤光纤光纤光纤 光探光探 测器测器信号信号处理处理 外界参量外界参量 光探测器是一种光电信息转换器件。在光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中，光探测器的作用是将光纤传来的光纤系统中，光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电信号电流。光信号功率变换为电信号电流。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益基本概念基本概念n n在光电器件中在光电器件

2、中,自发发射、受激辐自发发射、受激辐射和受激吸收过程总是同时出现的射和受激吸收过程总是同时出现的。但对于各个特定的器件但对于各个特定的器件,只有一种只有一种机理起主要作用。这三种作用机理机理起主要作用。这三种作用机理对应的器件分别是：发光二极管、对应的器件分别是：发光二极管、半导体激光器和光电二极管。半导体激光器和光电二极管。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益本讲提要本讲提要n n光光电电二二极极管管、光光电电池池、光光电电三三极极管管、光光电电倍倍增增管管、CCDCCD阵阵列列、谐谐振振腔腔增增强强型型光光探探

3、测测器器等等(RCE-Resonant(RCE-Resonant Cavity Cavity Enhanced)Enhanced)光探测器的特性。光探测器的特性。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益基本概念基本概念n n光光光光探探探探测测测测器器器器实实实实现现现现光光光光电电电电信信信信息息息息转转转转换换换换基基基基于于于于光光光光电电电电效效效效应应应应。所所所所谓谓谓谓光光光光电电电电效效效效应，是物质在光作用下释放出电子的物理现象。应，是物质在光作用下释放出电子的物理现象。应，是物质在光作用下释放出电子

4、的物理现象。应，是物质在光作用下释放出电子的物理现象。n n对对对对半半半半导导导导体体体体器器器器件件件件，PNPNPNPN结结结结受受受受光光光光照照照照吸吸吸吸收收收收光光光光能能能能后后后后产产产产生生生生载载载载流流流流子子子子，出出出出现现现现PNPNPNPN结结结结的的的的光光光光电电电电效效效效应应应应。利利利利用用用用这这这这些些些些物物物物理理理理现现现现象象象象制制制制成成成成了了了了许许许许多多多多光光光光探探探探测测测测器器器器。在在在在光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感系系系系统统统统中中中中使使使使用用用用的的的的有有有有半半半半导导导导体体体体光光光光电电电电二二

5、二二极极极极管管管管、光电池、光电三级管、光电倍增管和电荷耦合阵列。光电池、光电三级管、光电倍增管和电荷耦合阵列。光电池、光电三级管、光电倍增管和电荷耦合阵列。光电池、光电三级管、光电倍增管和电荷耦合阵列。光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中，光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中，光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中，光探测器是一种光电信息转换器件。在光纤系统中，光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电光探测器的作用是将光纤传来的光信号功率变换为电信号电流。信号电流。信号电

6、流。信号电流。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（一）半导体光电二极管 基本工作原理n n当光照到半导体PN结上时，被吸收的光能转变成电能。这一转变过程是一个吸收过程，与前述发光二极管的自然辐射过程和激光二极管辐射过程相反。通常，吸收过程和受激辐射过程是同时存在并互相竞争的。在光电二极管中，吸收过程占绝对优势；而在发光器件中，则辐射过程占绝对优势。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 吸收过程占优势的器件有两种工作情况：吸收过程占优势

7、的器件有两种工作情况：n n当当二二极极管管上上加加有有反反向向电电压压时时，管管中中的的反反向向电电流流将将随随光光照照强强度度和和光光波波长长的的改改变变而而改改变变。据据此此，可可以以把把该该器器件件用用作作光光电电导导器器件件，一一般说的般说的光电二极管光电二极管属于这种半导体器件；属于这种半导体器件；n n二二极极管管上上不不加加电电压压，利利用用PNPN结结在在受受光光照照时时产产生生正正向向电电压压的的原原理理，把把光光电电二二极极管管用用作作光致发电器件，这种器件称为光致发电器件，这种器件称为光电池光电池。光纤传感器中这两类器件都得到应用。光纤传感器中这两类器件都得到应用。为了

8、规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益nPN结型光电二极管（结型光电二极管（PD）nPIN结型光电二极管（结型光电二极管（PIN）n雪崩型光电二极管（雪崩型光电二极管（APD）半导体光电二极管有三种类型半导体光电二极管有三种类型为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益基本概念：基本概念：n n当当PNPN结结受受能能量量大大于于禁禁带带宽宽度度E Eg g的的光光照照射射时时，其其价价带带中中的的电电子子在在吸吸收收光光能能后后将将跃跃迁迁到到导

9、导带带成成为为自自由由电电子子；同同时时，在在价价带带中中留留下下自自由由空空穴穴。这这些些由由光光照照产产生生的的自自由由电电子子和和自自由由空空穴穴统统称称为为光光生生载载流流子子。在在反反向向电电压压的的作作用用下下，光光生生载载流流子子参参与与导导电电，从从而而形形成成电电流流。此此电电流流是是反反向向电电流流，但但比比无无光光照照的的暗暗电电流流要要大大的的多多。通通常常，把把光光照照下下流流过过光光电电二二极极管的反向电流称为光电二极管的管的反向电流称为光电二极管的光电流光电流。一PN结型光电二极管为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制

10、度，保障用人单位和职工的合法权益PNPN结光电效应结光电效应LightLight+N NP P_ _+通常，一个反偏通常，一个反偏PNPN结由一个称为耗尽区的区域组成。当有结由一个称为耗尽区的区域组成。当有光照时，产生了光生载流子，并在外加反向电压的作用下，光照时，产生了光生载流子，并在外加反向电压的作用下，耗尽区内产生的电子耗尽区内产生的电子-空穴分别向相反的方向加速，漂移到空穴分别向相反的方向加速，漂移到N N侧和侧和P P侧，产生了比例于照射光功率的电流流动。侧，产生了比例于照射光功率的电流流动。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障

11、用人单位和职工的合法权益PN结型光电二极管工作原理n n由由于于光光电电流流是是光光生生载载流流子子参参与与导导电电形形成成的的，而而光光生生载载流流子子的的数数目目又又直直接接取取决决于于光光照照强强度度。因因此此，光光电电流流必必定定随随入入射射光光的的强强度度变变化化而而变变化化。这这表表明明，加加有有反反向向电电压压的的光光电电二二极极管管能能把把光光信信号号变变成成电电信信号电流。号电流。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益n nPNPN结结在在热热平平衡衡状状态态下下无无光光照照时时在在结结区区（耗耗尽

12、尽区区）存存在在着着接接触触电电势势差差。与与发发光光时时相相反反，如如果果在在PNPN结结上上加加适适当当的的反反向向电电压压，则则PNPN结结的的结结区区将将被被拉拉宽宽，并并同同时时在在电电路路中中产产生生一一个个反反向向漏漏电电流流。一一般般PNPN结结的的反反向向漏漏电电流流很很小小，称称为为光光电电二二极极管管的的暗电流暗电流。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益ILightPNDiodePN结二极管结二极管为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人

13、单位和职工的合法权益二、二、PINPIN结型光电二极管结型光电二极管n nPNPNPNPN结结结结型型型型光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的响响响响应应应应时时时时间间间间只只只只能能能能达达达达到到到到10101010-7-7-7-7s s s s。对对对对于于于于光光光光纤纤纤纤系系系系统统统统的的的的光光光光探探探探测测测测器器器器，往往往往往往往往要要要要求求求求响响响响应应应应时时时时间间间间小小小小于于于于10101010-8-8-8-8s s s s，这这这这样样样样，PNPNPNPN型型型型不不不不能能能能满满满满足足足足要要要要求求求求，而而而而PINPINPI

14、NPIN结结结结型型型型光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管就就就就是是是是为为为为了了了了满满满满足这一要求而研制的。足这一要求而研制的。足这一要求而研制的。足这一要求而研制的。特点：特点：特点：特点：n n在在在在PNPNPNPN结结结结中中中中将将将将N N N N层层层层减减减减少少少少掺掺掺掺杂杂杂杂，以以以以至至至至于于于于看看看看作作作作为为为为本本本本征征征征I I I I，最最最最后后后后为为为为了了了了制制制制成成成成低低低低电电电电阻阻阻阻的的的的接接接接触触触触，才才才才在在在在末末末末端端端端加加加加一一一一层层层层薄薄薄薄的的的的重重重重掺掺掺掺杂杂杂杂N N

15、N N层层层层，这这这这样样样样形形形形成成成成了了了了PINPINPINPIN结结结结。若若若若在在在在PINPINPINPIN结结结结上上上上加加加加上上上上一一一一定定定定的的的的反反反反向向向向电电电电压压压压，耗耗耗耗尽尽尽尽区区区区便便便便可可可可在在在在整整整整个个个个一一一一层层层层展展展展开开开开，即即即即扩扩扩扩展展展展了了了了耗耗耗耗尽尽尽尽区区区区。光光光光生生生生载载载载流流流流子子子子扩扩扩扩散散散散走走走走过过过过的的的的区区区区域域域域则则则则被被被被压压压压缩缩缩缩，克克克克服服服服了了了了光光光光生生生生载载载载流流流流子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散时时时

16、时间间间间长长长长的的的的缺缺缺缺点点点点，使使使使PINPINPINPIN结结结结型型型型光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的响响响响应应应应时时时时间间间间缩缩缩缩短。短。短。短。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益PIN光电管光电管为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益Picture of PIN PhotodiodePicture of PIN PhotodiodePINPINPINPIN光电管照片光电管照片光电管照片

17、光电管照片为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、雪崩型光电二极管三、雪崩型光电二极管-APDn n由由由由于于于于普普普普通通通通光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管产产产产生生生生的的的的电电电电流流流流微微微微弱弱弱弱，进进进进行行行行放放放放大大大大和和和和处处处处理理理理时时时时将将将将引引引引入入入入放放放放大大大大器器器器噪噪噪噪声声声声。为为为为了了了了克克克克服服服服这这这这种种种种缺缺缺缺点点点点，有有有有必必必必要要要要加加加加大大大大光电管的输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。光电管的

18、输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。光电管的输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。光电管的输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。工作原理工作原理工作原理工作原理n n光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管中中中中的的的的光光光光生生生生载载载载流流流流子子子子在在在在强强强强电电电电场场场场（大大大大于于于于101010105 5 5 5v/cmv/cmv/cmv/cm）作作作作用用用用下下下下高高高高速速速速通通通通过过过过耗耗耗耗尽尽尽尽区区区区向向向向两两两两极极极极移移移移动动动动。在在在在移移移移动动动动过过过过程程程程中中中中，由由由由于于于于碰碰碰碰撞撞撞撞游游游游离离离离而

19、而而而产产产产生生生生更更更更多多多多的的的的新新新新载载载载流流流流子子子子，形形形形成成成成雪雪雪雪崩崩崩崩现现现现象象象象，从从从从而使流过二极管的光电流成百倍的增加。而使流过二极管的光电流成百倍的增加。而使流过二极管的光电流成百倍的增加。而使流过二极管的光电流成百倍的增加。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益缺缺 点点n n倍倍增增为为随随机机性性的的，放放大大电电流流的的随随机机性性或或不不可可预预测测性性限限制制了了管管子子的的灵灵敏敏度度，所所以以，在设计雪崩管时应注意尽量减小随机性。在设计雪崩管时应

20、注意尽量减小随机性。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益硅雪崩型光电二极管管心的结构图硅雪崩型光电二极管管心的结构图为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益硅雪崩型光电二极管管心的结构图硅雪崩型光电二极管管心的结构图为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 Picture of APD Picture of APD雪崩光电二极管图片雪崩光电二极管图片为了规范事业单位

21、聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益比 较 PINPINn n不能使原信号光电流发生倍增；响应速度快。不能使原信号光电流发生倍增；响应速度快。不能使原信号光电流发生倍增；响应速度快。不能使原信号光电流发生倍增；响应速度快。n n具有好的光电转换线性度；不需要高的工作电压。具有好的光电转换线性度；不需要高的工作电压。具有好的光电转换线性度；不需要高的工作电压。具有好的光电转换线性度；不需要高的工作电压。APDAPDn n使原信号光电流发生倍增；提高接收机灵敏度。使原信号光电流发生倍增；提高接收机灵敏度。使原信号光电流发生倍增；提高接

22、收机灵敏度。使原信号光电流发生倍增；提高接收机灵敏度。n n需要较高的偏置电压；需要温度补偿电路。需要较高的偏置电压；需要温度补偿电路。需要较高的偏置电压；需要温度补偿电路。需要较高的偏置电压；需要温度补偿电路。从从简简化化接接收收机机电电路路考考虑虑，一一般般情情况况下下多多采采用用PINPIN光电二极管。光电二极管。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益半导体光电管的性能n n光电二极管的主要参数和性能包括：伏安特性、暗电流、光电流、光谱响应特性、光电灵敏度、噪声特性等。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社

23、会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（1 1 1 1）伏安特性）伏安特性）伏安特性）伏安特性n n无无无无光光光光照照照照时时时时，它它它它同同同同一一一一般般般般二二二二极管一样。极管一样。极管一样。极管一样。n n受受受受光光光光照照照照时时时时，光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的伏伏伏伏安安安安特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线将将将将沿沿沿沿电电电电流流流流轴轴轴轴向向向向下下下下平平平平移移移移，平平平平移移移移的的的的幅幅幅幅度度度度与与与与光光光光照照照照强强强强度度度度的的的的变变变变化化化化成成成成正正正正比比比比。此此此此特

24、特特特性性性性表表表表明明明明，反反反反向向向向电电电电流流流流随随随随入入入入射射射射光光光光照照照照度度度度增强而增大。增强而增大。增强而增大。增强而增大。n n光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管作作作作为为为为光光光光探探探探测测测测器器器器时时时时，应应应应工工工工作作作作在在在在第第第第三三三三象象象象限。限。限。限。n n在在在在入入入入射射射射光光光光照照照照度度度度一一一一定定定定的的的的条条条条件件件件下下下下，光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管相相相相当当当当于一个恒电源。于一个恒电源。于一个恒电源。于一个恒电源。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义

25、市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 （2 2）暗电流）暗电流n n光光电电二二极极管管的的暗暗电电流流为为反反向向饱饱和和电电流流、复复合合电电流流、表表面面漏漏电电流流和和热热电电流流之之和和。暗暗电电流流小小的的管管子子性性能能稳稳定定，噪噪声声低低，检检测测弱弱信信号号能能力力强强。因因此此，管管子子的的暗暗电电流流越小越好。越小越好。n nPNPN结结型型光光电电二二极极管管在在50V50V反反向向电电压压下下，暗暗电流小于电流小于100nA100nA；n nPINPIN型型和和雪雪崩崩型型光光电电二二极极管管在在15V15V反反向向电电压下，暗电流小

26、于压下，暗电流小于10nA10nA。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（3 3）光电流）光电流n n光电流主要受光照强度的影响，它与光照度的关系为 I I 式中，E为光的照度，v=1v=10.050.05。n n光光电电流流基基本本上上随随照照度度增增强强而而线线性性增增大大。一一般般来来说说，光光电电二二极极管管的的光光电电流流越越大大越越好好，商商品品化化硅硅光光二二极极管管的的光光电电流流为为几几十十微安微安为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位

27、和职工的合法权益（4 4 4 4）光谱响应特性）光谱响应特性）光谱响应特性）光谱响应特性n n光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管对对对对光光光光的的的的响响响响应应应应存存存存在在在在最最最最长长长长波波波波长长长长极极极极限限限限，称称称称为为为为长长长长波波波波限限限限。硅硅硅硅光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的长长长长波波波波限限限限约约约约为为为为1.11.11.11.1 m m m m。n n光光光光波波波波长长长长越越越越短短短短，光光光光子子子子能能能能量量量量越越越越大大大大。但但但但对对对对光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管，入入入入射射射射波波波波

28、长长长长短短短短，管管管管心心心心表表表表面面面面的的的的反反反反射射射射损损损损耗耗耗耗大大大大，从从从从而而而而使使使使管管管管心心心心实实实实际际际际上上上上得得得得到到到到的的的的能能能能量量量量减减减减少少少少。所所所所以以以以光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管存存存存在入射光的短波限。在入射光的短波限。在入射光的短波限。在入射光的短波限。n n一一一一般般般般硅硅硅硅光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的短短短短波波波波限限限限为为为为0.40.40.40.4 m m m m。硅硅硅硅光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的峰峰峰峰值值值值波波波波长长长长为

29、为为为0.90.90.90.9 m m m m，与与与与光光光光纤纤纤纤的的的的短短短短波长窗口相适应。波长窗口相适应。波长窗口相适应。波长窗口相适应。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（5 5 5 5）光电灵敏度）光电灵敏度）光电灵敏度）光电灵敏度n n在在在在给给给给定定定定波波波波长长长长的的的的入入入入射射射射光光光光照照照照射射射射下下下下，输输输输入入入入单单单单位位位位光光光光功功功功率率率率时时时时，光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管所所所所输输输输出出出出的的的的光光光光电电电电流流流流的

30、的的的大大大大小小小小称称称称为为为为光光光光电电电电灵灵灵灵敏敏敏敏度，单位是度，单位是度，单位是度，单位是 A/A/A/A/W W W W。光电灵敏度可用下式估算。光电灵敏度可用下式估算。光电灵敏度可用下式估算。光电灵敏度可用下式估算n n式式式式中中中中，为为为为量量量量子子子子效效效效率率率率，即即即即在在在在单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内被被被被电电电电极极极极收收收收集集集集的的的的光光光光生生生生载载载载流流流流子子子子与与与与入入入入射射射射光光光光子子子子数数数数之之之之比比比比；通通通通常常常常被被被被定定定定义义义义为为为为一一一一个个个个入入入入射射射射光光光

31、光子子子子产产产产生生生生一一一一个个个个电电电电子子子子空空空空穴穴穴穴对对对对的的的的概概概概率率率率。假假假假设设设设所所所所有有有有的的的的光光光光生生生生载载载载流流流流子子子子都都都都对对对对探探探探测测测测器器器器的的的的输输输输出出出出电电电电流流流流有有有有贡贡贡贡献献献献,即即即即是是是是探探探探测测测测器器器器有有有有源源源源层层层层吸吸吸吸收收收收的的的的光光光光功功功功率率率率与与与与全全全全部部部部入入入入射射射射光功率之比。光功率之比。光功率之比。光功率之比。q q q q为电子电荷。为电子电荷。为电子电荷。为电子电荷。n n式式式式中中中中，q q q q、h

32、h h h（普普普普朗朗朗朗克克克克常常常常数数数数）、c c c c均均均均为为为为常常常常数数数数。因因因因此此此此，S S S S主要取决于量子效率主要取决于量子效率主要取决于量子效率主要取决于量子效率 。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 （6 6）噪声特性）噪声特性n nPNPNPNPN结结结结型型型型和和和和PINPINPINPIN结结结结型型型型光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的主主主主要要要要噪噪噪噪声声声声源源源源是是是是暗暗暗暗电电电电流所引起的散粒噪声。流所引起的散粒噪声。流所

33、引起的散粒噪声。流所引起的散粒噪声。n n雪雪雪雪崩崩崩崩型型型型光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管的的的的主主主主要要要要噪噪噪噪声声声声源源源源是是是是光光光光电电电电流流流流所所所所引引引引起起起起的散粒噪声，它的噪声比较大。的散粒噪声，它的噪声比较大。的散粒噪声，它的噪声比较大。的散粒噪声，它的噪声比较大。表表表表征征征征光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管噪噪噪噪声声声声水水水水平平平平的的的的主主主主要要要要参参参参数数数数是是是是信信信信噪噪噪噪比（比（比（比（S/NS/NS/NS/N）和噪声当量）和噪声当量）和噪声当量）和噪声当量(NEP)(NEP)(NEP)(NEP

34、)为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益信噪比：信噪比：输出电流中有用的信号成分与噪声成输出电流中有用的信号成分与噪声成分之比。越大越好。分之比。越大越好。噪声当量功率：噪声当量功率：当光照射到器件上时，并使器当光照射到器件上时，并使器件的信噪比为件的信噪比为1 1时的入射光功率。越小越好。时的入射光功率。越小越好。硅雪崩管的硅雪崩管的NEP值约为值约为10-13W/sqrt(Hz)；PIN结型管为结型管为10-11W/sqrt(Hz)；PN型管为型管为10-9W/sqrt(Hz)；为了规范事业单位聘用关系，建立和完

35、善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（二）光电池（二）光电池n n二二极极管管上上不不加加电电压压，利利用用PNPN结结在在受受光光照照时时产产生生正正向向电电压压的的原原理理，把把光光电电二二极极管管用用作作光致发电器件，这种器件称为光致发电器件，这种器件称为光电池光电池。n n光电池是一种把光能转换成电能的器件。光电池是一种把光能转换成电能的器件。n n制制造造光光电电池池的的材材料料有有硅硅、硒硒、硫硫化化镉镉、砷砷化化镓镓和和碘碘化化铟铟等等，其其中中硅硅光光电电池池的的转转换换效效率率最最高高，最最大大转转换换效效率率达达到到17%17%

36、，这这与与理理论上的最大转换效率论上的最大转换效率21.6%21.6%已经接近。已经接近。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益n nR R R RL L L L为为为为外外外外界界界界负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻；为为为为光光光光电电电电流流流流；I I I ID D D D为为为为二二二二极极极极管电流；管电流；管电流；管电流；I I I I为外电流。为外电流。为外电流。为外电流。n n当当当当光光光光电电电电流流流流流流流流过过过过负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻R R R RL L L L时时时时，在在在

37、在R R R RL L L L上上上上产产产产生生生生电电电电压压压压降降降降V V V V，此此此此电电电电压压压压为为为为PNPNPNPN结结结结二二二二极极极极管管管管的的的的正正正正向向向向电电电电压压压压降降降降。在在在在电电电电压压压压V V V V的的的的作作作作用用用用下下下下，产产产产生生生生二二二二极极极极管管管管电电电电流流流流I I I ID D D D，所所所所以以以以流流流流过过过过电电电电压负载的外电流为压负载的外电流为压负载的外电流为压负载的外电流为为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权

38、益（三）光电三极管（三）光电三极管n n是是用用GeGe或或SiSi单单晶晶制制成成的的晶晶体体管管，分分NPNNPN和和PNPPNP两两种种结结构构形形式式。它它不不仅仅能能和和光光电电二二极极管管一一样样，把把入入射射光光信信号号变变成成光光电电流流信号输出，同时还把光电流放大。信号输出，同时还把光电流放大。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 光电三极管分三大类：光电三极管分三大类：n n有有有有两两两两个个个个PNPNPNPN结结结结，外外外外形形形形与与与与光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管相相相相

39、似似似似，称称称称为为为为光光光光电电电电双双双双二二二二极极极极管，这种管子应用最广；管，这种管子应用最广；管，这种管子应用最广；管，这种管子应用最广；n n和和和和普普普普通通通通三三三三极极极极管管管管一一一一样样样样具具具具有有有有三三三三个个个个极极极极，容容容容易易易易实实实实现现现现温温温温度度度度补补补补偿偿偿偿，能能能能以以以以电电电电信信信信号号号号与与与与光光光光电电电电信信信信号号号号混混混混合合合合工工工工作作作作形形形形式式式式进进进进行行行行增增增增益益益益控控控控制制制制，工工工工作作作作点点点点稳稳稳稳定定定定，响响响响应应应应时时时时间间间间缩缩缩缩短短短短

40、，可可可可以用做记忆元件；以用做记忆元件；以用做记忆元件；以用做记忆元件；n n复复复复合合合合型型型型光光光光电电电电三三三三极极极极管管管管。提提提提高高高高了了了了光光光光电电电电转转转转换换换换的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度，增增增增大大大大输输输输出出出出光光光光电电电电流流流流。但但但但在在在在环环环环境境境境温温温温度度度度高高高高时时时时，光光光光电电电电流流流流与与与与暗暗暗暗电电电电流流流流的的的的比比比比值值值值将将将将反反反反而而而而减减减减小小小小，同同同同时时时时，这这这这种种种种管管管管子的响应速度也慢。子的响应速度也慢。子的响应速度也慢。子的响应速度也慢。为了

41、规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益光电二极管与光电三极管的主要差别光电二极管与光电三极管的主要差别1 1 1 1）光电流的差别光电流的差别光电流的差别光电流的差别n n光电二极管的光电流一般只有几微安到几百微安。光电二极管的光电流一般只有几微安到几百微安。光电二极管的光电流一般只有几微安到几百微安。光电二极管的光电流一般只有几微安到几百微安。n n光电三级管的光电流一般都在几毫安以上，至少也有几百微安。光电三级管的光电流一般都在几毫安以上，至少也有几百微安。光电三级管的光电流一般都在几毫安以上，至少也有几百微安。光电

42、三级管的光电流一般都在几毫安以上，至少也有几百微安。n n光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管和和和和光光光光电电电电三三三三级级级级管管管管两两两两者者者者的的的的暗暗暗暗电电电电流流流流则则则则相相相相差差差差不不不不大大大大，而而而而且且且且一一一一般般般般都都都都不超过不超过不超过不超过1A1A1A1A，大多都在大多都在大多都在大多都在0.5A0.5A0.5A0.5A以下。以下。以下。以下。2 2 2 2）响应时间的差别响应时间的差别响应时间的差别响应时间的差别n n光电二极管的响应时间在光电二极管的响应时间在光电二极管的响应时间在光电二极管的响应时间在100ns100ns100n

43、s100ns以下，以下，以下，以下，PINPINPINPIN结型和雪崩型的还要小。结型和雪崩型的还要小。结型和雪崩型的还要小。结型和雪崩型的还要小。n n光电三极管的响应时间长达光电三极管的响应时间长达光电三极管的响应时间长达光电三极管的响应时间长达510S510S。3 3 3 3）输出特性的差别输出特性的差别输出特性的差别输出特性的差别n n光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管在在在在很很很很宽宽宽宽的的的的入入入入射射射射光光光光照照照照度度度度范范范范围围围围内内内内（1010-3-31010-10-101x1x）都都都都具具具具有有有有线线线线性的光电流性的光电流性的光电流性的光电

44、流-照度特性；照度特性；照度特性；照度特性；n n光电三级管输出特性的线性度却较差。光电三级管输出特性的线性度却较差。光电三级管输出特性的线性度却较差。光电三级管输出特性的线性度却较差。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（四）光电倍增管（四）光电倍增管n n具具具具有有有有外外外外光光光光电电电电效效效效应应应应的的的的器器器器件件件件，具具具具有有有有很很很很高高高高的的的的内内内内增增增增益益益益。因因因因此此此此，其其其其光光光光电电电电转转转转换换换换分为光电发射和电子倍增两个过程。分为光电发射和电子倍增

45、两个过程。分为光电发射和电子倍增两个过程。分为光电发射和电子倍增两个过程。光子能量光子能量 光电发射材料的电子吸收光电发射材料的电子吸收 电子电子逸出逸出 高速电子打击金属表面高速电子打击金属表面 二次电子发射二次电子发射 阴极阴极发射的光电流被阳极收集发射的光电流被阳极收集 真空二极管的输出真空二极管的输出为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益特特 点点n n光光光光电电电电倍倍倍倍增增增增管管管管具具具具有有有有很很很很高高高高的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度，能能能能探探探探测测测测1010-10-10WW的的

46、的的微弱信号，常用做高灵敏度、低噪声的光探测器。微弱信号，常用做高灵敏度、低噪声的光探测器。微弱信号，常用做高灵敏度、低噪声的光探测器。微弱信号，常用做高灵敏度、低噪声的光探测器。n n在在在在瞬瞬瞬瞬间间间间或或或或在在在在短短短短期期期期强强强强光光光光照照照照射射射射下下下下，灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度会会会会下下下下降降降降，但但但但存放一段时间后可以获得恢复，这称为存放一段时间后可以获得恢复，这称为存放一段时间后可以获得恢复，这称为存放一段时间后可以获得恢复，这称为疲劳现象疲劳现象疲劳现象疲劳现象。n n在在在在长长长长期期期期工工工工作作作作或或或或短短短短期期期期强强强强光光光光照

47、照照照射射射射后后后后，使使使使灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度下下下下降降降降而而而而不不不不能能能能恢恢恢恢复复复复，这这这这称称称称为为为为衰衰衰衰老老老老。在在在在使使使使用用用用光光光光电电电电倍倍倍倍增增增增管管管管时时时时，应应应应特特特特别别别别注注注注意意意意防防防防止止止止强强强强光光光光照照照照射射射射，因因因因为为为为严严严严重重重重时时时时将将将将会会会会损损损损坏坏坏坏管子。管子。管子。管子。n n需需需需要要要要高高高高压压压压直直直直流流流流电电电电源源源源，管管管管子子子子体体体体积积积积大大大大、价价价价格格格格高高高高又又又又经经经经不不不不起机械冲击，限制了它的

48、使用范围。起机械冲击，限制了它的使用范围。起机械冲击，限制了它的使用范围。起机械冲击，限制了它的使用范围。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（五）（五）CCD阵列探测器阵列探测器（Charge Coupled Device）结构结构结构结构同同同同一一一一半半半半导导导导体体体体衬衬衬衬底底底底上上上上的的的的若若若若干干干干光光光光敏敏敏敏单单单单位位位位与与与与移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器构构构构成成成成的的的的集集集集成成成成化和功能化的光探测器件。化和功能化的光探测器件。化和功能化的光探测器件

49、。化和功能化的光探测器件。原理原理原理原理利利利利用用用用光光光光敏敏敏敏单单单单元元元元上上上上的的的的光光光光学学学学图图图图像像像像转转转转换换换换成成成成电电电电信信信信号号号号“图图图图像像像像”，即即即即将将将将光光光光强强强强的的的的空空空空间间间间分分分分布布布布转转转转换换换换成成成成相相相相应应应应与与与与光光光光强强强强成成成成正正正正比比比比的的的的、大大大大小小小小不不不不等等等等的的的的电电电电荷荷荷荷包包包包空空空空间间间间分分分分布布布布。然然然然后后后后，利利利利用用用用移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存功功功功能能能能将将将将这这这这些些些些电电电电荷荷荷荷包

50、包包包“自自自自扫扫扫扫描描描描”到同一个输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列。到同一个输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列。到同一个输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列。到同一个输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列。特点特点特点特点n n将将将将光光光光强强强强的的的的空空空空间间间间分分分分布布布布转转转转换换换换成成成成相相相相应应应应与与与与光光光光强强强强成成成成正正正正比比比比的的的的、大大大大小小小小不不不不等等等等的的的的电电电电荷荷荷荷包包包包空空空空间间间间分分分分布布布布；CCDCCDCCDCCD以以以以电电电电荷荷荷荷为为为为信信信信号号号号，其其其其基基基基本本本本功功功功能