數(shù)碼相機(jī)為什么能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曝光？數(shù)碼相機(jī)NIKON5第03章光電導(dǎo)探測(cè)器利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的器件稱為光電導(dǎo)探測(cè)器，簡(jiǎn)稱PC（Photoconductive）探測(cè)器－－又稱為光敏電阻。特點(diǎn)：①光譜響應(yīng)：紫外－－遠(yuǎn)紅外②工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安③可測(cè)強(qiáng)光，可測(cè)弱光④靈敏度高，光電導(dǎo)增益大于1⑤無(wú)極性之分第03章光電導(dǎo)探測(cè)器3.1材料結(jié)構(gòu)原理3.2主要特性參數(shù)3.4偏置電路和應(yīng)用3.1材料結(jié)構(gòu)原理3.1.1材料及分類Ⅱ－Ⅵ、Ⅲ－V族化合物，硅、鍺以及一些有機(jī)物等本征型光敏電阻：雜質(zhì)型光敏電阻：注意雜質(zhì)型：1.常用N型2.極低溫度下工作雜質(zhì)型光敏電阻：極低溫度下工作???以N型為例：EcEvEdΔEd＝Ec－Ed<<EgEgΔEd2.常溫--雜質(zhì)原子束縛電子或空穴已被熱激發(fā)成自由態(tài)作為暗電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)量。長(zhǎng)波光照,已無(wú)束縛電子或束縛空穴供光激發(fā)用，即光電導(dǎo)Δσ為零或很微弱。1.雜質(zhì)原子濃度遠(yuǎn)比基質(zhì)原子濃度低得多。3.1材料結(jié)構(gòu)原理3.1.2光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程光電導(dǎo)的響應(yīng)與光生載流子Δn成正比曲線的解釋：3.1.2光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程光照時(shí)：弱光（Δn(t)=Δp(t)<<p0）初始條件：t=0，Δn(0)=0增長(zhǎng)率產(chǎn)生率復(fù)合率熱致產(chǎn)生率3.1.2光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程光照時(shí)：為載流子壽命3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程光照時(shí)：光照停止時(shí)：增長(zhǎng)率產(chǎn)生率復(fù)合率熱致產(chǎn)生率光照停止時(shí)：初始條件：t=0，

3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程弱光照條件下光電導(dǎo)響應(yīng)的兩個(gè)基本結(jié)論：（1）響應(yīng)時(shí)間（上升時(shí)間和下降時(shí)間）等于載流子壽命且為常數(shù)（2）穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)與產(chǎn)生率成線性關(guān)系，即與輻射通量成正比3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程(a)光照時(shí)(b)光照停止時(shí)弱光照條件下光電導(dǎo)響應(yīng)的兩個(gè)基本結(jié)論：（1）響應(yīng)時(shí)間（上升時(shí)間和下降時(shí)間）等于載流子壽命且為常數(shù)（2）穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)與產(chǎn)生率成線性關(guān)系，即與輻射通量成正比強(qiáng)光照條件下：（討論）3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程階躍光照時(shí)光電導(dǎo)響應(yīng)：正弦光照時(shí)光電導(dǎo)響應(yīng)：3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程階躍光照時(shí)光電導(dǎo)響應(yīng)：正弦光照時(shí)光電導(dǎo)響應(yīng)：上限截止頻率：（頻域）響應(yīng)時(shí)間：（時(shí)域）光電導(dǎo)響應(yīng)速度3.1.2.光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過(guò)程3.1.3結(jié)構(gòu)和原理3.1材料結(jié)構(gòu)原理設(shè)樣品為N型材料任務(wù)：1.導(dǎo)出電流表達(dá)式在x處光生載流子濃度3.1.3結(jié)構(gòu)和原理在x處光生載流子濃度x處的光電導(dǎo)率為漂移電流密度（A/m2）為3.1.3結(jié)構(gòu)和原理漂移電流密度（A/m2）為光電導(dǎo)探測(cè)器平均光電流3.1.3結(jié)構(gòu)和原理光電導(dǎo)探測(cè)器平均光電流由此可得到兩個(gè)結(jié)論：(1).光電導(dǎo)探測(cè)器為受控恒流源

(2).光電導(dǎo)探測(cè)器光敏面做成蛇形3.1.3結(jié)構(gòu)和原理電壓源：RS<<RL補(bǔ)充知識(shí)1：電流源：RS>>RL兩者關(guān)系：IS=ES/RS

例如，三極管h參數(shù)等效電路補(bǔ)充知識(shí)2：受控電流源：光電導(dǎo)探測(cè)器平均光電流(1).光電導(dǎo)探測(cè)器為受控恒流源

微變等效電路光電阻Rp0--平均光照時(shí)光敏電阻的阻值U--光電阻Rp0上的分電壓。利用該等效電路可方便地計(jì)算光電導(dǎo)探測(cè)器接受交變輻射時(shí)的輸出信號(hào)。使用條件：光通量變化較小3.1.3結(jié)構(gòu)和原理光電導(dǎo)探測(cè)器平均光電流(1).光電導(dǎo)探測(cè)器為受控恒流源

(2).光電導(dǎo)探測(cè)器光敏面做成蛇形－－光電流Ip與長(zhǎng)度lz的平方成反比3.1.3結(jié)構(gòu)和原理光敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖3.1.3結(jié)構(gòu)和原理2.光電導(dǎo)增益－－光電導(dǎo)探測(cè)器的內(nèi)增益，也稱為光電導(dǎo)增益3.1.3結(jié)構(gòu)和原理第03章光電導(dǎo)探測(cè)器3.1材料結(jié)構(gòu)原理3.2主要特性參數(shù)3.3偏置電路和應(yīng)用3.2主要特性參數(shù)1.光電特性和γ值2.光電導(dǎo)靈敏度3.光譜特性7.噪聲特性4.頻率特性5.溫度特性6.前歷效應(yīng)1.光電特性和γ值光敏電阻的光電流與入射光通量（光照度）之間的關(guān)系稱光電特性Sg比例系數(shù)，與材料有關(guān)α為電壓指數(shù)，～1γ＝

0.5~1－－照度指數(shù)強(qiáng)光－－γ為0.5弱光－－γ為1弱光－－線性（測(cè)量）強(qiáng)光－－非線性（控制）

2.光電導(dǎo)靈敏度弱光，光電導(dǎo)靈敏度：S/1m，S/1xS/μW，S/μW/cm23.2主要特性參數(shù)3.頻率特性3.2主要特性參數(shù)兩個(gè)階段：光電導(dǎo)探測(cè)器總的響應(yīng)時(shí)間由探測(cè)器本身響應(yīng)時(shí)間決定，與外接負(fù)載電阻大小無(wú)關(guān)。3.頻率特性3.2主要特性參數(shù)LoadresistanceRL/

1001kl0k100kResponsetimetr/ms5.45.55.45.4CdSe光電導(dǎo)探測(cè)器：光電導(dǎo)探測(cè)器總的響應(yīng)時(shí)間由探測(cè)器本身響應(yīng)時(shí)間決定，與外接負(fù)載電阻大小無(wú)關(guān)。3.頻率特性3.2主要特性參數(shù)引入等效電容未引入等效電容弛豫特性總響應(yīng)時(shí)間探測(cè)器弛豫特性反映在電路兩個(gè)時(shí)間3.頻率特性

最高頻率~104HZ≈10KHZ響應(yīng)時(shí)間~ms量級(jí)3.2主要特性參數(shù)響應(yīng)時(shí)間：1.光－電載流子平均壽命（較大）2.外接電路的時(shí)間常數(shù)（可忽略）光電導(dǎo)探測(cè)器的頻率特性差，不適于接收高頻光信號(hào)。C4.光譜特性

峰值波長(zhǎng)在515～600nm，接近555nm，可用于與人眼有關(guān)的儀器，例如照相機(jī)、照度計(jì)、光度計(jì)等，加濾光片進(jìn)行修正3.2主要特性參數(shù)可見光區(qū)靈敏的幾種光敏電阻4.光譜特性紅外區(qū)靈敏的幾種光敏電阻3.2主要特性參數(shù)4.光譜特性3.2主要特性參數(shù)每一種器件都有特定的光譜響應(yīng)波段。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器組合起來(lái)后可以覆蓋從可見光、近紅外、中紅外延伸至極遠(yuǎn)紅外波段的光譜響應(yīng)范圍常用光電導(dǎo)探測(cè)器的光譜響應(yīng)示意圖可見光近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外近中紫外波長(zhǎng)增大5.噪聲特性光敏電阻噪聲：減小噪聲途徑：－－光調(diào)制技術(shù)－－致冷－－合理偏置電路3.2主要特性參數(shù)總結(jié)：常用光電導(dǎo)探測(cè)器

光電導(dǎo)探測(cè)器波長(zhǎng)響應(yīng)范圍按工作波長(zhǎng)：按材料分，兩大類型：本征型光敏電阻

雜質(zhì)型光敏電阻紫外光響應(yīng)可見光響應(yīng)紅外光響應(yīng)紫外光可見光紅外－－極遠(yuǎn)紅外光碲鎘汞(HgCdTe)系列光敏電阻Hg1-xCdxTe合金法：CdTeHgTex是Cd含量組分x=0.2，光譜響應(yīng)8～14μmx=0.28，光譜響應(yīng)3～5μmx=0.39，光譜響應(yīng)1～3μm工作溫度3.3偏置電路1．基本偏置電路及直流參數(shù)的計(jì)算2．幾種典型的偏置電路3．光敏電阻應(yīng)用舉例3.3.1基本偏置電路及直流參數(shù)的計(jì)算為使器件正常工作，提供合適的電流或者電壓。TRb+VCCcR偏置電路:例如：意義：1.提高探測(cè)靈敏度2.降低噪聲3.提高頻率響應(yīng)－－偏置電壓－－偏置電阻3.3偏置電路基本偏置電路:直流參數(shù)計(jì)算:1）.計(jì)算Ub,RL2）.計(jì)算ΔΦ對(duì)應(yīng)的輸出電壓3.3偏置電路3.3.1基本偏置電路及直流參數(shù)的計(jì)算1）.計(jì)算Ub,RL3.3偏置電路2）.計(jì)算ΔΦ對(duì)應(yīng)的輸出電壓3.3偏置電路1．恒流偏置電路RL>>RP

特點(diǎn):信噪比高－－弱信號(hào)檢測(cè)3.3偏置電路3.3.2幾種典型偏置電路2．恒壓偏置電路RL<<RP

特點(diǎn):輸出信號(hào)與光敏電阻無(wú)關(guān)－－更換3.3偏置電路3.3.2幾種典型偏置電路恒壓偏置電路RL<<RP

3.3偏置電路3.3.2幾種典型偏置電路恒流偏置電路RL>>RP

如何增大輸出信號(hào)？－－－恒流偏置電路恒壓偏置電路3.3偏置電路數(shù)碼相機(jī)為什么能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曝光？數(shù)碼相機(jī)NIKON53．光電導(dǎo)探測(cè)器噪聲主要包括：熱噪聲、g-r噪聲和1／f噪聲本章小結(jié)：1．利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的器件稱為光電導(dǎo)探測(cè)器：

本征光電導(dǎo)探測(cè)器和雜質(zhì)光電導(dǎo)探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍可從紫外－－遠(yuǎn)紅外波段2．光電流Ip=(eη/hv)MΦ，M－內(nèi)增益，與器件材料、性質(zhì)和外加電場(chǎng)大小有關(guān)4．上限截止頻率fc或響應(yīng)時(shí)間τ，與光電導(dǎo)探測(cè)器的光生載流子的平均壽命有關(guān)。響應(yīng)頻率僅在幾兆赫的數(shù)量級(jí)。5．偏置電路：恒流電路、恒壓電路、交流等效電路習(xí)題3-9指導(dǎo)：3-9如圖3－24所示的電路，耦合電容C足夠大，在交流回路中其容抗可以忽略不計(jì)。光敏電阻Rp的參數(shù)為Sg=2×10-5S／lx，τ