光电子技术复习题.docx

第 5 章 光探测器：能把光辐射量转换成另一 种便于测量的物理量的器件 光电探测器：把光辐射量转换成电量 （电流或电压）的光探测器光电探测器性能参数 量子效率 响应度 光谱响应 等效噪声功率 归一化探测度 频率响应 噪声谱 量子效率 : 是指每一个入射 光子所释放的平均电子数。 响应度 R: 响应度为探测器输出信号电压 Vs （或电流 Is ）与输入光功率 光谱响应 : 表征 R 随波长 ( 拉门大 ) 变化的特性参数 频率响应 R ( f ) ：频率响应 R( f ) 是描述光探测器响应度在入射光波长  P 之比 不变时，随入 射光调制频率变化的特性参数。 等效噪声功率 NEP：定义为相应于单位信噪比的入射光功率，用来表征 探测器探测能力， NEP越小，探测能力越强。 归一化探测度 D* ：探测度 D：单位入射功率相应的信噪比。 D* 表示单位探测器面积、单 位带宽的探测度， 光电效应：光照射到物体上使物体发射电子，或电导率发生变化，或产生电动势，这些因光照引起物体电学特性改变的现象，统称为光电效应 内光电效应：光子激发的载流子 ( 电子或空穴 ) 将保留在材料内部。 外光电效应 : 将电子打离材料表面，外光电效应器件通常有多个阴极，以获得倍增效内光电效应主要包括光电导效应与光伏效应 光电导效应是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。 光伏效应指光照使半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 光电导效应下的光敏电阻 光敏电阻的频率特性差， 不适于接收高频光信号 前历效应： 前历效应是指光敏电阻的时间特性与工作 分暗态前历与亮态前历。  前“历史”有关的一种现象。 光敏电阻特点：优点： 光谱响应相当宽 2. 所测的光强范围宽，即可对强光响应，也 可对弱光响应 无极性之分，使用方便 灵敏度高，工作电流大，可达数毫安 缺点： 强光照射下线性较差，频率特性也较差，不适于接收高频光信号，受温度影响大 2. 第一象限：普通二极管 第三象限：光导工作模式 光电二极管工作区域 第四象限：光伏模式 光电池 工作区域 光电池：太阳能电池－－用作电源， 测量光电池－－作光电探测 光电二极管和光电池的区别： 光电二极管和光电池一样，其基本结构也是 是 结面积小，因此具有特别好的频率特性。 比较：光电二极管与光电池 1. 掺杂浓度较低； 2. 电阻率较高； 3. 结区面积小；  一个  PN结。和光电池相比，重要的不同点 通常多工作于反偏置状态； 结电容小，频率特性好； 光电流比光电池小得多，一般多在微安级 PIN 光敏二极管：在 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层本征半导体。 频带宽灵敏度高 频带宽 ：由于 P-N 结空间电荷层的间距加宽，因此结电容变小。相应时间变 短，频带 变宽。 灵敏度高 ： I 层较厚，入射 光很容易进入材料内部被 充分吸收而产生大量电子 - 空 穴对。 雪崩光敏二极管：高反压 (100 ～ 200 V) 强电场 载流子加速 碰撞 新载流子 雪崩倍增 －－光电流的放大 6. 光敏三极管：光电三极管：输出光电流大 光电特性“非线性” ，频率特性较差 7. 散粒噪声 产生 - 复合噪声 热噪声 低频噪声 散粒噪声：探测器的散粒噪声是由于探测器在光辐射作 用或热激发下，光电子或光生 载流子的随机 产生所造成的。 产生 - 复合噪声： 半导体中由于载流子产生与复合的随机性而引 起的平均载流子浓度的 起伏所产生的噪声称为 产生—复合噪声，亦称 G-R 噪声 ( 热噪声：热噪声是由耗散元件中电荷载流子 的随机热运动引起的 低频噪声：在低频时存在的噪声，几乎所有探测器中都 存在。由于噪声功率与频率有 近似反比的关 系，也称为 1/f 噪声 第 1 章 D DD表明电荷产生电场，且电场是有源场 EEEE表明变化的磁场产生电场 BBBBB表明磁场是无源场，磁感线总是闭合曲线 HHHH表明传导电流和变化的电场都能产生磁场 D= 界面两侧电场的法向分量发生了跃变 B= 界面两侧磁场的法向分量连续 E= 界面两侧电场的切向分量连续 H= 界面两侧磁场的切向分量发生了跃变 两种理想介质分界面上的边界条件 在两种理想介质分界面上，通常没有电荷和电流分布，即 JS＝ 0、 ρS＝ 0 D的法向分量连续 B 的法向分量连续 E 的切向分量连续 ? H的切向分量连续 14. 理想导体表面上的边界条件 理想导体：电导率为无限大的导电媒质 特征：电磁场不 可能进入理想导体内 设媒质 2 为理想导体，则 E2、 D2、 H2 、 B2 均为零 理想导体表面上电荷密度等于 D的法向分量 理想导体表面上 B 的法向分量为 0 理想导体表面上 E 的切向分量为 0 理想导体表面上电流密度等于 H 的切向分量 15. 平