石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

來源: 發(fā)布時間:2023-01-12

在光照射下,半導體PN結(jié)中的原子因吸收光子而受到激發(fā)。光子能量大于禁帶時會產(chǎn)生電子-空穴對的非平衡載流子,在內(nèi)建電場的作用下空穴移向P區(qū),電子移向N區(qū),形成與內(nèi)建電場方向相反的光生電場,于是在P區(qū)和N區(qū)間建立了光生電動勢。這種光照無偏置的PN結(jié)所產(chǎn)生的光生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特的效應,相當于在PN結(jié)兩端施加正向電壓。與光電導效應相反,光伏效應是一種少數(shù)載流子過程,少數(shù)載流子壽命通常短于多數(shù)載流子,也因此光伏效應的光電探測器通常比用相同材料制成的光電導探測器響應更快。激光就是─種相干光。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

光電探測器件的應用選擇,實際上是應用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴格的應用中,可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況下,選用某種器件會更合適些。例如,當需要比較大的光敏面積時,可選用真空光電管,因其光譜響應范圍比較寬,故真空光電管普遍應用于分光光度計中。當被測輻射信號微弱、要求響應速度較高時,采用光電倍增管比較合適,因為其放大倍數(shù)可達10^4~10^8以上,這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量,使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此,在天文學、光譜學、激光測距和閃爍計數(shù)等方面,光電倍增管得到廣泛應用。飛博光電PIN光電探測器24小時服務光電導效應是指在光線作用下,電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài),而引起材料電導率的變化的象。

器件靈敏度用一定偏壓下每流明輻照所產(chǎn)生的光電流的大小來表示。例如一種CdS光敏電阻,當偏壓為70伏時,暗電流為10-6~10-8安,光照靈敏度為3~10安/流明。CdSe光敏電阻的靈敏度一般比CdS高。光敏電阻另一個重要參數(shù)是時間常數(shù)τ,它表示器件對光照反應速度的大小。光照突然去除以后,光電流下降到最大值的1/e(約為37%)所需的時間為時間常數(shù)τ。也有按光電流下降到最大值的10%計算τ的;各種光敏電阻的時間常數(shù)差別很大。CdS的時間常數(shù)比較大(毫秒量級)。紅外波段的光電導探測器PbS、Hg1-xCdxTe的常用響應波段在1~3微米、3~5微米、8~14微米三個大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄,因此在室溫下,熱激發(fā)足以使導帶中有大量的自由載流子,這就快速降低了對輻射的靈敏度。

光通信雖然以光作為傳播媒介,但歸根結(jié)底還是基于電的。光載波需要使用電信號來進行調(diào)制,接收機接收到光信號也需要將其轉(zhuǎn)換為電信號,才能獲得所攜帶的信息。光的帶寬暫且可以認為是無限的,但是電信號的帶寬不可能無限提高。相對于低頻信號,高頻信號有著更高的損耗(包括導線損耗、介質(zhì)損耗以及電磁輻射等),這就導致信號通路的頻率響應是一條向下的曲線,高頻成分的減少導致上升下降時間會比原來更長(因為高次諧波比低次諧波更為陡峭,這點很容易理解)。因此帶寬的選擇對時域波形的較短上升邊有直接的影響。APD適用于接收靈敏度要求高的長距離傳輸和高速率通信系統(tǒng)。

利用內(nèi)光電效應制成的光子型探測器是用半導體材料制成的固態(tài)電子器件,主要包括光電導探測器和光伏型探測器等。光電導探測器具有光電導效應,是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現(xiàn)象。當照射的光子能量hv等于或大于半導體的禁帶寬度Eg時,光子能夠?qū)r帶中的電子激發(fā)到導帶,從而產(chǎn)生導電的電子、空穴對,這就是本征光電導效應。光伏型探測器通常由半導體PN結(jié)構(gòu)成,其原理是利用PN結(jié)的內(nèi)建電場將光生載流子(用光照射半導體時,若光子的能量等于或大于半導體的禁帶寬度,則價帶中的電子吸收光子后進入導帶,產(chǎn)生電子-空穴對)掃出結(jié)區(qū)而形成信號。當探測器受到光照(輻照)、體內(nèi)發(fā)生本征光吸收時,產(chǎn)生兩種帶相反電荷的光生載流子(電子和空穴)。這兩種光生載流子一開始局限于光照區(qū),隨后由于存在濃度梯度,其中一部分擴散到PN結(jié)區(qū),在PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下,分別聚集到結(jié)的兩端,形成電壓信號。如PN結(jié)兩端連成一個回路,則形成電流信號。通常光電探測器的噪聲主要分為暗電流噪聲、散粒噪聲和熱噪聲。飛博光電30GHZ APD光電探測器產(chǎn)品

光電探測器區(qū)別于光子探測器的比較大特點是對光輻射的波長無選擇性。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

1873年,英國W.史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導效應,但是這種效應長期處于探索研究階段,未獲實際應用。第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著半導體的發(fā)展,各種新的光電導材料不斷出現(xiàn)。在可見光波段方面,到50年代中期,性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測器都已投入使用。60年代初,中遠紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導探測器研制成功,典型的例子是工作在3~5微米和8~14微米波段的Ge:Au(鍺摻金)和Ge:Hg光電導探測器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進展。工作原理和特性光電導效應是內(nèi)光電效應的一種。當照射的光子能量hv等于或大于半導體的禁帶寬度Eg時,光子能夠?qū)r帶中的電子激發(fā)到導帶,從而產(chǎn)生導電的電子、空穴對,這就是本征光電導效應。這里h是普朗克常數(shù),v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度(單位為電子伏)。因此,本征光電導體的響應長波限λc為λc=hc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c為光速。本征光電導材料的長波限受禁帶寬度的限制。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

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