光電探測器的工作原理

光電探測器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過程：

(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;

(2)載流子擴(kuò)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(hào)。當(dāng)探測器表面有光照射時(shí)，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量Eg<hv，則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。

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紅外光電探測器

從本質(zhì)上來說可以非常有效率的，與其可以防止周圍可見光的干擾有極大地關(guān)系，它特點(diǎn)就在于可以進(jìn)行無接觸的探測，而且不損傷被測物體，這是很多消費(fèi)者都希望的。目前的市面上來講，它們由發(fā)送器、和檢測電路三個(gè)部分組成開來。

首先要讓紅外光電探測器的發(fā)送器部分對準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行光束的發(fā)射，如果探測的前方具有檢測物體，這時(shí)發(fā)出的紅外信號(hào)就會(huì)返回，這樣就感知到了物體的存在，接著輸出信號(hào)。這樣看來，紅外光電探測器的制作就很簡單了，其實(shí)不然，它沒有想象中的那么簡單，生活中紅外線無處不在，我們平時(shí)所用到的日光燈都會(huì)存在紅外光，太陽光線中也會(huì)有很強(qiáng)的紅外光，人體也會(huì)發(fā)出紅外光，對于紅外光電探測器來說，這些都是干擾源，一旦紅外光電探測器檢測到的物體的紅外線沒有被接收到，這不就是誤動(dòng)作么，解決辦法還是有的。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。

如果其他紅外光照射到紅外光電探測器上后，探測器的誤動(dòng)作就會(huì)發(fā)生，這個(gè)時(shí)候我們只要將紅外光電探測器的紅外光變成具有一定頻率的紅外光之后，那么我們在接受器上九只會(huì)接收到具有此種頻率的紅外光，誤報(bào)的幾率就會(huì)大大縮小，其他紅外光被拒之門外，這樣一來，抗干擾能力也就有了迅速的提高。這一裝置尺寸非常小，采用合適的電子裝置情況下，該器件具有響應(yīng)快，響應(yīng)高線性以及很高的量子效率（即單個(gè)入射光子幾乎可以產(chǎn)生一個(gè)電子），動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)。

光電探測器噪聲分類

1、噪聲：由于光電探測器在光輻射作用或熱激發(fā)下，光電子或載流子隨機(jī)產(chǎn)生造成的。存在于真空發(fā)射管和半導(dǎo)體器件中，屬于白噪聲。

2、熱噪聲：暗電流大小與偏壓、溫度及反向飽和電流密切相關(guān)。PN結(jié)外加正向偏壓，暗電流隨外加電壓增大成指數(shù)急劇增大，遠(yuǎn)大于光電流，因此加正偏壓無意義。這個(gè)過程雖然不屬于直接接收光信號(hào)的過程，但對光電探測器的綜合性能有極大影響。PN結(jié)外加反向偏壓，暗電流隨反向偏壓增大有所增大，*后等于反向飽和電流，其值遠(yuǎn)小于光電流。

3、產(chǎn)生-復(fù)合噪聲：半導(dǎo)體中載流子產(chǎn)生與復(fù)合的隨機(jī)性而引起的載流子濃度的起伏。與噪聲本質(zhì)相同，都是由于載流子隨機(jī)起伏所致，所以有時(shí)將該噪聲歸并為噪聲。不是白噪聲，低頻限噪聲。是光電探測器的主要噪聲源。

4、1/f噪聲：（又稱電流噪聲、閃爍噪聲或過剩噪聲），低頻噪聲，幾乎所有探測器都存在。探測器表面工藝狀態(tài)對該噪聲影響很大。頻譜近似與頻率成反比。主要出現(xiàn)在1kHz以下的低頻區(qū)，工作頻率大于1kHz時(shí)，與其他噪聲相比可忽略。

5、倍增噪聲：光電倍增管

6、雪崩噪聲：雪崩光電二極管

7、溫度噪聲：熱探測器本身吸收和傳導(dǎo)等熱交換引起的溫度起伏。