探析光电探测技术的空间应用论文
7页1、探析光电探测技术的空间应用论文光电探测器种类繁多,从原则上说只要在受到光照之后其物理性质变化的材料都可以用来制作光电探测器。 现在最广泛使用的光电探测器是利用光电效应进行工作的, 光电效应又分为内光电效应和外光电效应:常见的光电管和光电倍增管是利用外光电效应工作的, 即是由入射光子打在阴极材料上将其内部电子轰击出来形成光电流, 从而通过入射光强的改变进而检测光信号 ; 一些典型的半导体光电器件则是利用内光电效应来实现的, 其是通过将光电材料内部的电子从低能态激发到高能态, 从而激发出一个电子空穴对, 称为光生电子空穴对,通过检测出它对半导体光电材料导电性能的改变, 就可以检测出光信号的改变 1 。外光电效应和内光电效应的产生都是取决于入射光的波长和频率,即光子能量E 只与频率有关,式中h 为普朗克常量。要能产生光电效应,每个光子的能量必须高于一定的数值,波长越短,即频率越高,则每个光子的能量也就越大,越容易产生光电效应。目前广泛使用的光电探测器是光电二极管和雪崩光电二极管,它们都是由半导体材料制作而成的。 内光电效应就发生在导带和价带之间,价带中的电子吸收了入射光子的能量后被激发到导带
2、中, 会在导带中产生一个能自由运动的电子并且在价带中产生一个空穴。 空穴在价带中的能量高于在导带中的能量,在价带中也可 _ 运动,所以当入射光子在半导体内激发产生光生电子空穴对的时候, 就会改变半导体的导电性能 2 。原理如下图 1:1.1工作原理光电二极管是一种能将光信号变成电信号的半导体器件,核心部分是一个 PN结。与普通二极管相比,在结构上不同的是,为了便于接受入射光照,其 PN结的面积尽量做的大一些,电极面积尽量小一些,并且 PN结的结深很浅,一般小于 1 微米。光电二极管一般都是在反向电压作用之下工作的。在没有光照时,反向电流很小,叫做暗电流 ; 当有光照时,携带能量的光子在进入 PN结之后,会把自身的能量传给共价键上的束缚电子,使得部分电子挣脱共价键,从而产生电子空穴对,被称为光生载流子。光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光电二极管和普 通二极管一样具有一个 PN结,不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射, 实现光电转换, 在电路图中文字符号一般为 VD。光电三极管 除具有光电转换的功能外,还具有放大功能,在电路图中文字符号一般为
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