高速光電探測(cè)器質(zhì)量

光電二極管的工作原理同光電池一樣，都是基于PN結(jié)的光伏效應(yīng)工作的。主要特點(diǎn)是結(jié)區(qū)面積小，通常工作于反偏置狀態(tài)。因此內(nèi)建電場(chǎng)很強(qiáng)，結(jié)區(qū)較寬，結(jié)電容小，因此頻率特性爺比光電池好，但光電流較小。PIN光電二極管PN半導(dǎo)體中間夾了一層本征半導(dǎo)體，由于本征半導(dǎo)體近似于介質(zhì)，相當(dāng)于增大了NPNj結(jié)之間的距離，使結(jié)電容變小。PN半導(dǎo)體中耗盡層寬度隨反向電壓增加而加寬，將P區(qū)做得很薄，由于I層的存在，入射光子只能在I層被吸收，因此在I層形成高電場(chǎng)區(qū)，I區(qū)的光電子在強(qiáng)電場(chǎng)下加速運(yùn)動(dòng)，使得載流子渡越時(shí)間非常短，因此可以有效減小時(shí)間常數(shù)，提高工作頻率特性。為了達(dá)到比較好的探測(cè)器的響應(yīng)速度，需要在探測(cè)器的吸收層厚度和光電探測(cè)器的面積中折衷。高速光電探測(cè)器質(zhì)量

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(lái)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(zhǎng)較長(zhǎng)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。高速光電探測(cè)器質(zhì)量光電導(dǎo)效應(yīng)是指在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)度到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化的象。

利用外光電效應(yīng)制成的光子型探測(cè)器是真空電子器件，如光電管、光電倍增管和紅外變像管等。這些器件都包含一個(gè)對(duì)光子敏感的光電陰極，當(dāng)光子投射到光電陰極上時(shí)，光子可能被光電陰極中的電子吸收，獲得足夠大能量的電子能逸出光電陰極而成為自由的光電子。在光電管中，光電子在帶正電的陽(yáng)極的作用下運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成光電流。光電倍增管與光電管的差別在于，在光電倍增管的光電陰極與陽(yáng)極之間設(shè)置了多個(gè)電位逐級(jí)上升并能產(chǎn)生二次電子的電極（稱為打拿極）。從光電陰極逸出的光電子在打拿極電壓的加速下與打拿極碰撞，發(fā)生倍增效應(yīng)，然后形成較大的光電流信號(hào)。因此，光電倍增管具有比光電管高得多的靈敏度。紅外變像管是一種紅外-可見(jiàn)圖像轉(zhuǎn)換器,它由光電陰極、陽(yáng)極和一個(gè)簡(jiǎn)單的電子光學(xué)系統(tǒng)組成。光電子在受到陽(yáng)極加速的同時(shí)又受到電子光學(xué)系統(tǒng)的聚焦，當(dāng)它們撞擊在與陽(yáng)極相連的磷光屏上時(shí)，便發(fā)出綠色的光像信號(hào)。

光電三級(jí)管與光電二極管比較，光電三級(jí)管輸出電流較大，一般在毫安級(jí)，但光照特性較差，多用于要求輸出電流較大的場(chǎng)合。光電三極管有pnp和npn型兩種結(jié)構(gòu)，常用材料有硅和鍺。例如用硅材料制作的npn型結(jié)有3DU型，pnp型有3CU型。采用硅npn型光電三極管，其暗電流比鍺光電三極管小，且受溫度變化影響小，所以得到位廣泛應(yīng)用。下面以3DU型光電三極管為例說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)、工作原理與主要特性。3DU型光電三極管是以p型硅為基極的三極管。3DU管的結(jié)構(gòu)和普通晶體管類(lèi)似，只是在材料的摻雜情況、結(jié)面積的大小和基極引線的設(shè)置上和普通晶體管不同。因?yàn)楣怆娙龢O管要響應(yīng)光輻射，受光面即集電結(jié)（bc結(jié)）面積比一般晶體管大。另外，它是利用光控制集電極電流的，所以在基極上既可設(shè)置引線進(jìn)行電控制，也可以不設(shè)，完全同光一控制。它的工作原理是工作時(shí)各電極所加的電壓與普通晶體管相同，即要保證集電結(jié)反偏置，發(fā)射正偏聽(tīng)偏置。由于集電結(jié)是反偏壓，在結(jié)區(qū)有很強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，對(duì)3DU管來(lái)講，內(nèi)建電場(chǎng)方向是由c到b的。和光電二極管工作原理相同。APD雪崩二極管其主要缺點(diǎn)是噪聲較大。

光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好，因光源必須照到器件的有效位置，如光照位置發(fā)生變化，則光電靈敏度將發(fā)生變化。如光敏電阻是一個(gè)可變電阻，有光照的部分電阻就降低，必須使光線照在兩電極間的全部電阻體上，以便有效地利用全部感光面。光電二極管、光電三極管的感光面只是結(jié)附近的一個(gè)極小的面積，故一般把透鏡作為光的入射窗，要把透鏡的焦點(diǎn)與感光的靈敏點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。一定要使入射通量的變化中心處于檢測(cè)器件光電特性的線性范圍內(nèi)，以確保獲得良好的線性輸出。對(duì)微弱的光信號(hào)，器件必須有合適的靈敏度，以確保一定的信噪比和輸出足夠強(qiáng)的電信號(hào)；通常光電探測(cè)器的噪聲主要分為暗電流噪聲、散粒噪聲和熱噪聲。高速光電探測(cè)器產(chǎn)品介紹

光電探測(cè)器的性能指標(biāo)主要由量子效率、響應(yīng)度、響應(yīng)速度和本征帶寬、光電流，暗電流和噪聲等指標(biāo)組成。高速光電探測(cè)器質(zhì)量

在光通信領(lǐng)域，更大的帶寬、更長(zhǎng)的傳輸距離、更高的接收靈敏度，永遠(yuǎn)都是科研者的追求目標(biāo)。盡管波分復(fù)用（WDM）技術(shù)和摻鉺光纖放大器（EDFA）的應(yīng)用已經(jīng)極大的提高了光通信系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離，但是近十年來(lái)伴隨著視頻會(huì)議等通信技術(shù)的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的普及產(chǎn)生的信息快速式增長(zhǎng)，對(duì)作為整個(gè)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層提出了更高的傳輸性能要求。目前光通信系統(tǒng)采用強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)(IM/DD)即發(fā)送端調(diào)制光載波強(qiáng)度，接收機(jī)對(duì)光載波進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)。盡管這種結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單、容易集成等優(yōu)點(diǎn)，但是由于只能采用ASK調(diào)制格式，其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統(tǒng)光通信技術(shù)勢(shì)必會(huì)被更先進(jìn)的技術(shù)所代替。然而在通信泡沫破滅的現(xiàn)在，新的光通信技術(shù)的應(yīng)用不可避免的會(huì)帶來(lái)對(duì)新型通信設(shè)備的需求，面對(duì)居高不下的光器件價(jià)格，大規(guī)模通信設(shè)備更換所需要的高額成本，是運(yùn)營(yíng)商所不能接受的，因此對(duì)設(shè)備制造商而言，光纖通信新技術(shù)的研發(fā)也面臨著很大的風(fēng)險(xiǎn)。如何在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上提高光通信系統(tǒng)的性能成為了切實(shí)的問(wèn)題。高速光電探測(cè)器質(zhì)量

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