半导体光子型探测器的性能在很大程度上取决于制备探测器所用的半导体材料。本征半导体材料比掺杂半导体材料更加有用。本征半导体材料既能用来制作光导型探测器,又能制做光伏型探测器;而掺杂半导体只能做成光导型探测器。截止波长较长的半导体光子型探测器,大多数必须在较低温度下工作,如77K,38K或4.2K。同一探测器在室温下的探测率明显低于低温下的探测率。为了保持半导体光子型探测器的正常工作,常把探测器置于低温容器(杜瓦瓶)中,或用微型致冷器使探测器达到较低的工作温度。光电探测器在光通信系统中实现将光转变成电的作用。广东PIN光电探测器代加工
光相干接收机的一个优点是数字信号处理功能。数字相干接收机的解调过程是完全线性的;所有传输光信号的复杂幅度信息包括偏振态在检测后被保存分析,因此可以进行各种信号补偿处理,比如做色度色散补偿和偏振模式色散补偿。这就使得长距离传输的链路设计变得更加简单,因为传统的非相干光通信是要通过光路补偿器件来进行色散补偿等工作的。(传统传输链路的色散问题,即光信号各个组成成分在光纤中传输时,抵达时间不一样。)相干接收机比普通的接收机灵敏度高大约20dB,因此在传输系统中无中继的距离就会越长。得益于接收机的高灵敏度,我们可以减少在长距离传输光路上进行放大的次数。基于以上原因,相干光通信可以减少长距离传输的光纤架设成本,简化光路放大和补偿设计,因此在长距离传输网上成为了主要的应用技术。广东PIN光电探测器代加工光子型探测器是有选择性响应波长的探测器件。
器件灵敏度用一定偏压下每流明辐照所产生的光电流的大小来表示。例如一种CdS光敏电阻,当偏压为70伏时,暗电流为10-6~10-8安,光照灵敏度为3~10安/流明。CdSe光敏电阻的灵敏度一般比CdS高。光敏电阻另一个重要参数是时间常数τ,它表示器件对光照反应速度的大小。光照突然去除以后,光电流下降到最大值的1/e(约为37%)所需的时间为时间常数τ。也有按光电流下降到最大值的10%计算τ的;各种光敏电阻的时间常数差别很大。CdS的时间常数比较大(毫秒量级)。红外波段的光电导探测器PbS、Hg1-xCdxTe的常用响应波段在1~3微米、3~5微米、8~14微米三个大气透过窗口。由于它们的禁带宽度很窄,因此在室温下,热激发足以使导带中有大量的自由载流子,这就快速降低了对辐射的灵敏度。
当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v为光波频率,h为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。PIN缺点在于I层电阻很大管子的输出电流小,一般多为零点几微安至数微安。
为了提高传输效率并且无畸变地变换光电信号,光电探测器不仅要和被测信号、光学系统相匹配,而且要和后续的电子线路在特性和工作参数上相匹配,使每个相互连接的器件都处于比较好的工作状态。现将光电探测器件的应用选择要点归纳如下:光电探测器必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上相匹配。如果测量波长是紫外波段,则选用光电倍增管或专门的紫外光电半导体器件;如果信号是可见光,则可选用光电倍增管、光敏电阻和Si光电器件;如果是红外信号,则选用光敏电阻,近红外选用Si光电器件或光电倍增管;APD适用于接收灵敏度要求高的长距离传输和高速率通信系统。石岩50GHZ PIN光电探测器设计
光电二极管的工作原理同光电池一样,都是基于PN结的光伏效应工作的。广东PIN光电探测器代加工
PN结加正向电压时,产生多子电流,与光生电流方向相反,并且电流比光生电流大得多,此时无法作为光探测器。PN结处于反向偏压状态时,产生的光电子会被反向偏压迅速通过电场与电极收集,产生反向光电流,通过检测光电流大小即可得到光功率强度。处于零偏压的PN结可作为光电池使用。一个大面积的PN结,做好上下极的接触引线便构成一个光电池。一般光敏面做成梳齿状,可以减小光生载流子的复合以提高能量转换效率,减小串联电阻。对于光电池,负载电阻较大时,输出线性较差,可获得较大的输出电压,对于不同的入射光强,也会具有不同的最大输入功率,往往采用多个光电池的串-并联组合运用。广东PIN光电探测器代加工
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