光電探測(cè)器是光接收器的主要器件之一,用來將光功率轉(zhuǎn)換為電流。根據(jù)系統(tǒng)的性能目標(biāo),可以選用PIN或APD(雪崩光電二極管)光電探測(cè)器。誤碼率(BER)是用于指定通信傳輸系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo),通常與接收機(jī)靈敏度值相關(guān),該值定義了必須到達(dá)光電探測(cè)器的較小平均光功率,以實(shí)現(xiàn)所需的BER性能。另外,信道的Q值可以從采樣的信號(hào)統(tǒng)計(jì)中計(jì)算出來,并用于估計(jì)系統(tǒng)的誤碼率。光電探測(cè)器在定義基本通信系統(tǒng)的較終靈敏度方面起著重要的作用,因?yàn)樗陨椩肼暫蜔嵩肼暤男问教峁┙y(tǒng)計(jì)擾動(dòng),并引入了暗電流及定義響應(yīng)率來衡量每單位輸入功率獲得多少電輸出。這些特性取決于入射光的波長和傳感器的材料特性和物理設(shè)計(jì)。在相干光通信中主要利用了相干調(diào)制和外差檢測(cè)技術(shù)。相干接收機(jī)光電探測(cè)器優(yōu)勢(shì)
光電探測(cè)器必須和光信號(hào)的調(diào)制形式、信號(hào)頻率及波形相匹配,以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時(shí)間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響應(yīng)時(shí)間短或上限頻率高的器件,但在電路上也要注意匹配好動(dòng)態(tài)參數(shù);光電探測(cè)器必須和輸入電路在電特性上良好地進(jìn)行匹配,以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、線性范圍、信噪比及快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等;為使器件能長期穩(wěn)定可靠地工作,必須注意選擇好器件的規(guī)格和使用的環(huán)境條件,并且要使器件在額定條件下使用。廣東PIN光電探測(cè)器價(jià)格表格光子照射在半導(dǎo)體材料上產(chǎn)生光生載流子。
半導(dǎo)體光子型探測(cè)器的性能在很大程度上取決于制備探測(cè)器所用的半導(dǎo)體材料。本征半導(dǎo)體材料比摻雜半導(dǎo)體材料更加有用。本征半導(dǎo)體材料既能用來制作光導(dǎo)型探測(cè)器,又能制做光伏型探測(cè)器;而摻雜半導(dǎo)體只能做成光導(dǎo)型探測(cè)器。截止波長較長的半導(dǎo)體光子型探測(cè)器,大多數(shù)必須在較低溫度下工作,如77K,38K或4.2K。同一探測(cè)器在室溫下的探測(cè)率明顯低于低溫下的探測(cè)率。為了保持半導(dǎo)體光子型探測(cè)器的正常工作,常把探測(cè)器置于低溫容器(杜瓦瓶)中,或用微型致冷器使探測(cè)器達(dá)到較低的工作溫度。
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(dāng)偏壓為70伏時(shí),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(gè)重要參數(shù)是時(shí)間常數(shù)τ,它表示器件對(duì)光照反應(yīng)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(shí)間為時(shí)間常數(shù)τ。也有按光電流下降到最大值的10%計(jì)算τ的;各種光敏電阻的時(shí)間常數(shù)差別很大。CdS的時(shí)間常數(shù)比較大(毫秒量級(jí))。紅外波段的光電導(dǎo)探測(cè)器PbS、Hg1-xCdxTe的常用響應(yīng)波段在1~3微米、3~5微米、8~14微米三個(gè)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(dǎo)帶中有大量的自由載流子,這就快速降低了對(duì)輻射的靈敏度。光電探測(cè)器必須和輸入電路在電特性上良好地匹配。
光電探測(cè)器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過程:(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴(kuò)散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。當(dāng)探測(cè)器表面有光照射時(shí),如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv,則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。當(dāng)光在半導(dǎo)體中傳輸時(shí),光波的能量隨著傳播會(huì)逐漸衰減,其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對(duì)光子的吸收主要的吸收為本征吸收,本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過測(cè)試半導(dǎo)體的本征吸收光譜除了可以得到半導(dǎo)體的禁帶寬度等信息外,還可以用來分辨直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體。本征吸收導(dǎo)致材料的吸收系數(shù)通常比較高,由于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)所以半導(dǎo)體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出,當(dāng)本征吸收開始時(shí),半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對(duì)于硅材料,由于其是間接帶隙材料,與三五族材料相比躍遷幾率較低,因而只有非常小的吸收系數(shù),同時(shí)導(dǎo)致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。APD雪崩二極管 具有功率大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。飛博光電光電探測(cè)器均價(jià)
暗電流可以定義為沒有光入射的情況下探測(cè)器存在的漏電流。相干接收機(jī)光電探測(cè)器優(yōu)勢(shì)
固體光電探測(cè)器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制(如照相自動(dòng)曝光)中得到采用;光電池是固體光電器件中具有比較大光敏面積的器件,它除用做探測(cè)器件外,還可作太陽能變換器;硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高,而且在可見光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率,因而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。硅雪崩管由于增益高、響應(yīng)快、噪聲小,因而在激光測(cè)距與光纖通信中普遍采用。photoconductivedetector利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng),是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。光電導(dǎo)探測(cè)器在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有較廣用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊,連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法,整個(gè)靶面由約10萬個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成。相干接收機(jī)光電探測(cè)器優(yōu)勢(shì)
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