光伏探測器基于光照產(chǎn)生電勢差,用測電勢差的原理。它分為光電池與光電二極管兩種類型,光電池主要是把光能轉(zhuǎn)換為電能的器件,目前有硒光電池、硅光電池、砷化鎵及鍺光電池等,但目前運用較廣的是硅光電池。光電二級管分為P-N結(jié)光電二極管、PIN光電二級管、雪崩光電二極管、光電三級管等。PIN光電二極管又稱快速光電二極管,與一般的光電二極管相比,它具有不的時間常量,并使光譜響應(yīng)范轉(zhuǎn)向長波方向移動,其峰值波長可移至1.04~1.06um而與YAG激光器的發(fā)射波長相對應(yīng)。它具有靈敏度高的優(yōu)點。它是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾了一層本征半導(dǎo)體構(gòu)成的。因為本征半導(dǎo)體近似于介質(zhì),這就相當(dāng)于增大了P-N結(jié)結(jié)電容兩個電極之間的距離,使結(jié)電容變得很小。其次,P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體中耗盡層的寬度是隨反向電壓增加而加寬的,隨著反偏壓的增大,結(jié)電容也要變得很小。由于I層的存在,而P區(qū)一般做得很薄,入射光子只能在I層內(nèi)被吸收,而反向偏壓主要集中在I區(qū),形成高電場區(qū),I區(qū)的光生載流子在強電場作用下加速運動,所以載流子渡越時間常量減小,從而改善了光電二極管的頻率響應(yīng)。同時I層的引入加大了耗盡區(qū),展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)域,從而使靈敏度得以提高。光電探測器區(qū)別于光子探測器的比較大特點是對光輻射的波長無選擇性。廣東10G多模 PIN光電探測器要求
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)建電場很強,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層形成高電場區(qū),I區(qū)的光電子在強電場下加速運動,使得載流子渡越時間非常短,因此可以有效減小時間常數(shù),提高工作頻率特性。廣東50GHZ PIN光電探測器質(zhì)量PIN適用于中、短距離和中、低速率系統(tǒng),尤以PIN/FET 組件使用較多。
利用外光電效應(yīng)制成的光子型探測器是真空電子器件,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對光子敏感的光電陰極,當(dāng)光子投射到光電陰極上時,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極的作用下運動,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極之間設(shè)置了多個電位逐級上升并能產(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。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-可見圖像轉(zhuǎn)換器,它由光電陰極、陽極和一個簡單的電子光學(xué)系統(tǒng)組成。光電子在受到陽極加速的同時又受到電子光學(xué)系統(tǒng)的聚焦,當(dāng)它們撞擊在與陽極相連的磷光屏上時,便發(fā)出綠色的光像信號。
光電探測器的基本工作機理包括三個過程:(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號。當(dāng)探測器表面有光照射時,如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv,則價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,光波的能量隨著傳播會逐漸衰減,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,半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對于硅材料,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。暗電流可以定義為沒有光入射的情況下探測器存在的漏電流。
光電探測器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測器在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域有較廣的用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等;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,整個靶面由約10萬個單獨探測器組成。光電流在外部電路作用下形成電信號并輸出。廣東50GHZ PIN光電探測器質(zhì)量
為了達(dá)到比較好的探測器的響應(yīng)速度,需要在探測器的吸收層厚度和光電探測器的面積中折衷。廣東10G多模 PIN光電探測器要求
半導(dǎo)體光子型探測器的性能在很大程度上取決于制備探測器所用的半導(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)型探測器,又能制做光伏型探測器;而摻雜半導(dǎo)體只能做成光導(dǎo)型探測器。截止波長較長的半導(dǎo)體光子型探測器,大多數(shù)必須在較低溫度下工作,如77K,38K或4.2K。同一探測器在室溫下的探測率明顯低于低溫下的探測率。為了保持半導(dǎo)體光子型探測器的正常工作,常把探測器置于低溫容器(杜瓦瓶)中,或用微型致冷器使探測器達(dá)到較低的工作溫度。廣東10G多模 PIN光電探測器要求
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