光電檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

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1、光電檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)：①便于數(shù)字化和智能化②檢測(cè)精度高，速度快③非接觸式檢測(cè)④遙測(cè)遙控。光電檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖：輻射源-光學(xué)系統(tǒng)-光電系統(tǒng)-電子學(xué)系統(tǒng)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。光電檢測(cè)技術(shù)：采用不同的手段和方法獲取信息，運(yùn)用光電技術(shù)的方法來(lái)檢驗(yàn)和處理信息，從而實(shí)現(xiàn)各種幾何量和物理量的測(cè)量。光電效應(yīng)：因光照而引起物體電學(xué)特性的改變的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)：被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子仍在物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，是物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。外光電效應(yīng)：被光激發(fā)產(chǎn)生的電視逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象。半導(dǎo)體對(duì)光的吸收：

2、本征吸收，雜質(zhì)吸收，激子吸收，自由載流子吸收，晶格吸收。能引起光電效應(yīng)的有：本征吸收和雜質(zhì)吸收由半導(dǎo)體價(jià)帶電子吸收光子能量躍遷入導(dǎo)帶產(chǎn)生電子-空穴的現(xiàn)象為本征吸收。光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受光照后，其內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，是半導(dǎo)體中載流子數(shù)量顯著增加而電阻減小的現(xiàn)象。光敏電阻：具有光電導(dǎo)材料制成的隨入射光度量變化的器件。原理：在兩端加上電壓，有電流通過(guò)，改變光度量，電流改變，說(shuō)明電阻隨光度量變化。分類：本征半導(dǎo)體光敏電阻，雜質(zhì)型半導(dǎo)體光敏電阻。光敏電阻的基本特性:①光電特性：隨光度量變化電導(dǎo)變化越大越靈敏②

3、伏安特性③溫度特性：光電導(dǎo)隨溫度升高而下降光電響應(yīng)特性受溫度影響大④時(shí)間響應(yīng)：比其他光電器件差，頻率響應(yīng)低，具有特殊性⑤噪聲特性⑥光譜響應(yīng)：電流靈敏度與波長(zhǎng)的關(guān)系光敏電阻優(yōu)點(diǎn):①靈敏度高②工作電流大③光譜響應(yīng)范圍寬④非線性動(dòng)態(tài)范圍與所測(cè)光強(qiáng)范圍寬⑤無(wú)極性而使用方便⑥壽命長(zhǎng)價(jià)格低。缺點(diǎn)：①響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)②頻率特性差③強(qiáng)光線性差④受溫度影響大。光敏二極管：工作原理：PN結(jié)中原子產(chǎn)生本征吸收，激發(fā)原子—空穴對(duì)，在電場(chǎng)作用下，形成反向的電流。光電二極管特性參數(shù)：①光譜響應(yīng)②頻率響應(yīng)③時(shí)間響應(yīng)④噪聲⑤溫度特性PI

4、N光敏二極管的結(jié)構(gòu)：分三層，即P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著較厚的本征半導(dǎo)體I層，它是用高阻N型硅片做I層，然后把它的兩面分別作N+和P+雜質(zhì)擴(kuò)散，在兩面制成歐姆接觸而得到PIN光電二極管。原理：層很厚，對(duì)光的吸收系數(shù)很小，入射光很容易進(jìn)入材料內(nèi)部被充分吸收而產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)，大幅度提供了光電轉(zhuǎn)換效率，使靈敏度很高，兩側(cè)P層和N層很薄，吸收入射光的比例小，I層幾乎占據(jù)整個(gè)耗盡層，提高了響應(yīng)速度。I層的作用:①I層承受著極大部分的外加電壓，使耗盡區(qū)增大，提高了量子效率和靈敏度②使擊穿電壓不再受到

5、基體材料的限制，可選擇低電阻率的基體材料，是線性輸出范圍變寬，減少了串聯(lián)電阻和時(shí)間常數(shù)③減少了或根本不存在少數(shù)載流子通過(guò)擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散時(shí)間，提高了響應(yīng)速度④反偏下，耗盡層較無(wú)I層時(shí)要大得多，使結(jié)電容下降，提高頻率響應(yīng)。雪崩光電二極管原理：在光敏二極管的PN結(jié)上加相當(dāng)大的反向偏壓時(shí)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的電場(chǎng)，使進(jìn)入場(chǎng)區(qū)的光生載流子獲得足夠的能量，在與原子碰撞時(shí)可使原子電離，而產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)，只要電場(chǎng)足夠強(qiáng)就能繼續(xù)下去，PN結(jié)內(nèi)電流急劇增加，達(dá)到載流子的雪崩倍增。雪崩二極管特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電流增益大，響

6、應(yīng)快，靈敏度高，頻率寬。缺點(diǎn)：噪聲大，工藝要求高，受溫度影響大。PIN與雪崩比較：PIN型提高了響應(yīng)時(shí)間，但是未能提高靈敏度，雪崩型提高了靈敏度。雪崩與光電倍增管的區(qū)別：①光電倍增管中光入射到光電陰極產(chǎn)生電子發(fā)射，在電場(chǎng)和電子光學(xué)系統(tǒng)的作用后會(huì)聚加速到倍增極上，經(jīng)N極倍增，電子被放大N次，多用于快速精密的微光測(cè)量②雪崩基于內(nèi)增益機(jī)理，當(dāng)所加的反向偏壓足夠大時(shí)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個(gè)很高的電場(chǎng)，光生電子在這種電場(chǎng)中得到極大加速，同時(shí)與晶格碰撞產(chǎn)生電離雪崩反應(yīng)。光伏器件與光導(dǎo)器件的區(qū)別：①產(chǎn)生光電變換的部位不同

7、②器件連接不同③響應(yīng)時(shí)間與頻率特性不同④工作電流與靈敏度不同⑤光譜響應(yīng)與光電線性不同。光伏器件的使用要點(diǎn)：①注意確定器件引線腳的P,N端②注意電源的連接③-入射光強(qiáng)與器件的配合④使用條件和方法⑤選擇負(fù)載電阻⑥靈敏度和帶寬的折衷⑦器件的使用溫度⑧電磁與光的干擾。光電池與光電二極管的區(qū)別：基本結(jié)構(gòu)都是一個(gè)PN結(jié)，都是基于光伏特效應(yīng)的原理進(jìn)行工作①結(jié)面積比光電池小，因而輸出電流普遍比光電池?、陔娮杪时裙怆姵馗撷壑谱饕r底材料的摻雜濃度比光電池低④光電池零偏下工作，光電二極管在反偏電壓下工作⑤響應(yīng)速度比光電池

8、快。光電池工作原理：PN結(jié)的光電效應(yīng)光電倍增管結(jié)構(gòu)：由入射窗口，光電陰極，電子光學(xué)系統(tǒng)，電子倍增系統(tǒng)，和陽(yáng)極組成。工作原理：①光照射到陰極轉(zhuǎn)化成電子，出射到下一電極②電子撞到下一電極倍增，更多的電子出射，直奔下一電極③經(jīng)過(guò)若干次倍增到達(dá)陽(yáng)極形成信號(hào)電流。特性參數(shù)：①光譜響應(yīng)度②放大倍數(shù)③暗電流④伏安特性⑤時(shí)間特性和頻率響應(yīng)⑥PMT噪聲。熱電檢測(cè)器件和光電檢測(cè)器件在特性上有什么不同：①光電的波長(zhǎng)響應(yīng)有選擇性，熱電沒(méi)有②光電響應(yīng)速度快熱釋電的優(yōu)點(diǎn)：①具有較寬的頻率響應(yīng)工作