发布单位:北京康冠世纪光电科技有限公司 日期:2020-5-12





1、光发射-schottky势垒探测器:
金属和半导体接触,典型的有ptsi/si结构,形成schottky势垒,红外光子透过si层为ptsi吸收,电子获得能量跃上fermi能级,留下空穴越过势垒进入si衬底,ptsi层的电子被收集,完成红外探测。充分利用si集成技术,便于制作,具有成本低、均匀性好等优势,可做成-1024×1024甚至、焦平面阵列来弥-子效率低的缺陷。有严格的低温要求。用这类探测器,-已生产出具有像质-的热像仪。ptsi/si结构fpa是较早制成的irfpa。
2、-阱探测器qwip:
将两种半导体材料a和b用人工方法薄层交替生长形成超晶格,在其界面,能带有突变。电子和空穴被-在低势能阱a层内,能量-化,称为-阱。利用-阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。90年代以来发展很快,已有512×512、640×480规模的qwipgaas/algaas焦平面制成相应的热像仪诞生。因为入射辐射中只有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用,光子利用率低;-阱中基态电子浓度受掺杂-,-效率不高;响应光谱区窄;低温要求苛刻。人们正深入研究努力加以改进,可望与碲镉探测器一争高低。
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为了提高传输效率并且无畸变地变换光电信号,就要使相互连接的各器件都处于较佳的工作状态,所以光电探测器要与被测信号、光学系统以及后续的电子线路在特性和工作参数上相匹配。
探测率d
探测率d定义为nep的倒数,这样d越大表明探测器的灵敏度越高。它表示单位入射辐射功率所产生的信噪比,当然,d值越大,表示器件的探测性能越好。 任何探测器都有噪声,比噪声起伏平均值更小的信号实际上检测不出来。产生如噪声那样大的信号所需的辐射功率,称为探测器能探测的较小辐射功率,或称等效噪声功率。有时用探测率描述探测器的灵敏度。
除此之外,还有一些重要的指标,如反映探测器噪声电平的暗电流id,探测器的接收截面ad(会影响灵敏度和时间响应),探测器随温度的变化特性,半导体光电探测器的结电容(决定了时间响应),以及较大反偏电压、光照功率允许范围等,在使用时都必须注意的。
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60年代初,中远红外波段灵敏的ge、si掺杂光电导探测器研制成功,典型的例子是工作在3~5微米和8~14微米波段的ge:au(锗掺金)和ge:hg光电导探测器。60年代末以后,h-te、pbsnte等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。工作原理和特性光电导效应是内光电效应的一种。
当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度eg时,光子能够将价带中的电子激发到导带,从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数,v是光子频率,eg是材料的禁带宽度(单位为电子伏)。因此,本征光电导体的响应长波限λc为λc=hc/eg=1。24/eg(μm)式中c为-。本征光电导材料的长波限受禁带宽度的-。
在60年代初以前还没有研制出适用的窄禁带宽度的半导体材料,因而人们利用非本征光电导效应。ge、si等材料的禁带中存在各种-的杂质能级,照射的光子能量只要等于或大于杂质能级的离化能,就能够产生光生自由电子或自由空穴。非本征光电导体的响应长波限λ由下式求得λc=1。24/ei式中ei代表杂质能级的离化能。
到60年代中后期,hg1-xcdxte、pbxsn1-xte、pbxsn1-xse等三元系半导体材料研制成功,并进入实用阶段。它们的禁带宽度随组分x值而改变,例如x=0。2的hg0。8cd0。2te材料,可以制成响应波长为8~14微米-窗口的红外探测器。
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