光电探测器的性能参数PowerPoint演示文稿.ppt

光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数1光电二极管光电管光敏电阻光电池四像限光电探测器热释电探测器2常见的光电探测器有常见的光电探测器有: : 光电管、光敏电阻、光电二极管、光电倍增光电管、光敏电阻、光电二极管、光电倍增管、光电池、四像限探测器、热电偶、热敏电阻、管、光电池、四像限探测器、热电偶、热敏电阻、热释电探测器等热释电探测器等 物理效应不同：光电效应（外光电效应和物理效应不同：光电效应（外光电效应和内光电效应）、光热效应内光电效应）、光热效应光电探测器光电探测器是指能把光辐射能量转换为一种便是指能把光辐射能量转换为一种便于测量的物理量的器件于测量的物理量的器件31量子效率量子效率量子效率量子效率η η2响应度响应度响应度响应度R R R R5噪声等效功率噪声等效功率NEPNEP3光谱响应度光谱响应度光谱响应度光谱响应度R(R(R(R(λλλλ) ) ) )4频率响应度频率响应度频率响应度频率响应度R(f)R(f)R(f)R(f)6探测度探测度D D和归一化探测度和归一化探测度D D* *等等光电探测器的光电探测器的性能参数主要有：性能参数主要有：4一、量子效率一、量子效率 量子效率：量子效率：是指每入射一个光子光电探测器所释是指每入射一个光子光电探测器所释放的平均电子数。

它与入射光能量有关其表达放的平均电子数它与入射光能量有关其表达式为式为: :•式中，式中，I I是入射光产生的平均光电流大小，是入射光产生的平均光电流大小，e e是电子是电子电荷，电荷，P P是入射到探测器上的光功率是入射到探测器上的光功率•I/eI/e为单位时间产生的电子数为单位时间产生的电子数, , P/h P/hυυ为单位时间入射的光子数为单位时间入射的光子数5 对于理想的探测器，每入射一个光子则发射对于理想的探测器，每入射一个光子则发射一个电子，一个电子， =1=1；；实际上一般有实际上一般有 <1<1 但对光电倍增管、雪崩光电二极管等有内部但对光电倍增管、雪崩光电二极管等有内部增益机制的光电探测器，增益机制的光电探测器， 可大于可大于1 1 量子效率是一个微观参数，光电探测器的量量子效率是一个微观参数，光电探测器的量子效率越高越好子效率越高越好6二、响应度二、响应度 响应度响应度R R（或称灵敏度）（或称灵敏度）描述的是光电探测器的描述的是光电探测器的光电转换效率光电转换效率 定义：定义：光电探测器输出信号与输入光功率之比。

光电探测器输出信号与输入光功率之比响应度分为响应度分为电压响应度电压响应度和和电流响应度电流响应度7v电压响应度电压响应度R Rv v 光电探测器件输出电压与入射光功率之比光电探测器件输出电压与入射光功率之比v电流响应度电流响应度R RI I 光电探测器件输出电流与入射光功率之比光电探测器件输出电流与入射光功率之比8　　 光谱响应度光谱响应度R R( (λλ) )是响应度随波长变化的性能参数是响应度随波长变化的性能参数大多数光电探测器具有光谱选择性大多数光电探测器具有光谱选择性 定义：定义：探测器在波长为探测器在波长为λλ的单色光照射下，输出电的单色光照射下，输出电压或电流与入射光功率之比压或电流与入射光功率之比三、光谱响应度三、光谱响应度9图1 光谱响应度测试装置 10 如果如果R R(λ)(λ)是常数，则是常数，则称为无选择性探测器称为无选择性探测器( (如如光热探测器光热探测器) )由于许多由于许多光电探测器是基于光电效光电探测器是基于光电效应而工作的，因此响应存应而工作的，因此响应存在一个探测截止波长在一个探测截止波长λcλc。

光子探测器热电探测器0λcλ图2 光电探测器的光谱响应曲线R(λ)11　　频率响应度频率响应度R(f)R(f)：：响应度随入射光频率而变化的响应度随入射光频率而变化的性能参数其表达式为：性能参数其表达式为：式中式中R(f)R(f)为频率为为频率为f f 时的响应度；时的响应度；R R0 0为频率为零时为频率为零时的响应度；的响应度； 为探测器的响应时间或称时间常数为探测器的响应时间或称时间常数, ,由由材料和外电路决定材料和外电路决定四、频率响应度四、频率响应度12 R(f) R(f)随随f f的升高而下降，下降的速度与响应时间的升高而下降，下降的速度与响应时间  的大小的大小有关一般规定有关一般规定R(f)R(f)下降到：下降到：时的频率时的频率f fc c为探测器的响应截为探测器的响应截止频率图3 光电探测器的频率响应曲线13五、噪声等效功率五、噪声等效功率定义：定义：单位信噪比时的入射光功率表达式为单位信噪比时的入射光功率表达式为NEP NEP 越小，噪声越小，探测器探测能力就越强越小，噪声越小，探测器探测能力就越强噪声等效功率噪声等效功率(NEP)是描述光电探测器探测能力是描述光电探测器探测能力的参数。

的参数14六、探测度六、探测度D D与归一化探测度与归一化探测度D D* *1.1.探测度探测度D D 为噪声等效功率的倒数，即为噪声等效功率的倒数，即2.2.归一化探测度归一化探测度D*D* 由于由于D D与探测器的面积与探测器的面积A Ad d 和放大器带宽和放大器带宽ΔΔf f乘乘积的平方根成正比，为消除这一影响，定义：积的平方根成正比，为消除这一影响，定义：D D* *越大的探测器其探测能力越强越大的探测器其探测能力越强15七、其它参数七、其它参数 光电探测器还有其它一些参数，在使用时必须注意光电探测器还有其它一些参数，在使用时必须注意到如：1 1、暗电流：指没有信号和背景辐射时通过探测器的电、暗电流：指没有信号和背景辐射时通过探测器的电流2 2、光敏面积：指灵敏元的几何面积光敏面积：指灵敏元的几何面积3 3、探测器电阻、电容探测器电阻、电容4 4、工作电压、电流、温度工作电压、电流、温度1617。