半導(dǎo)體光電探測(cè)器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來接收和探測(cè)光信號(hào)的器件,它通過吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì),從而在外電路產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度成正比的光電流以方便測(cè)量入射光。半導(dǎo)體光電探測(cè)器由于體積小,重量輕,響應(yīng)速度快,靈敏度高,易于與其它半導(dǎo)體器件集成,是光源 的最理想探測(cè)器,可廣泛用于光通信、信號(hào)處理、傳感系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。
a.響應(yīng)率:光電探測(cè)器的相應(yīng)率用以表征探測(cè)器將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能力。
b.量子效率:光電探測(cè)器的量子效率 定義為一個(gè)入射光子照在器件上并產(chǎn)生一個(gè)對(duì)探測(cè)器電流有貢獻(xiàn)的光電載流子對(duì)的幾率。探測(cè)器的效率越高越好。
c.噪聲等效功率:在實(shí)際的光電探測(cè)系統(tǒng)中,即使在探測(cè)器不加任何輻射信號(hào)時(shí),探測(cè)器仍有一定的輸出,這就時(shí)探測(cè)器本身存在的噪聲。這種噪聲的存在限制了探測(cè)器對(duì)微弱光信號(hào)的探測(cè)能力,即探測(cè)器能探測(cè)到的最小入射光功率受到限制。定義,探測(cè)器輸出的信號(hào)功率與噪聲功率之比為1時(shí),入射到探測(cè)器上的信號(hào)功率就稱為噪聲等效功率(NEP)或最小可探測(cè)功率。NEP越小,探?測(cè)性能越好。
d.光譜響應(yīng):探測(cè)器的光譜響應(yīng)是指不同波長(zhǎng)的光輻射照射到探測(cè)器光敏面時(shí),探測(cè)器的響應(yīng)率等特征參量隨光輻射波長(zhǎng)變化而變化的特性。通常將響應(yīng)率下降到峰值的50%處所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)定義為截止波長(zhǎng) 。有時(shí)也采用響應(yīng)率降到10%處的波長(zhǎng)作為截至波長(zhǎng)。
e.響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)速度是描述探測(cè)器對(duì)入射輻射響應(yīng)快慢的一個(gè)特性參量。探測(cè)器的輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照射前的值所需的時(shí)間叫做探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間(時(shí)間常量τ)。
半導(dǎo)體光電探測(cè)器又分為光導(dǎo)型和光伏型。光導(dǎo)型是根據(jù)光電導(dǎo)效應(yīng)制成,即當(dāng)光入射到半導(dǎo)體材料后,能改變其導(dǎo)電性能,且隨著光強(qiáng)的增加,其導(dǎo)電性能增強(qiáng)。該類型的主要器件有光敏電阻。光伏型是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成,即當(dāng)光照射PN結(jié)時(shí),會(huì)使PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。該類型的主要器件為光敏二極管、光敏晶體管等。
半導(dǎo)體光電探測(cè)器由于體積小,重量輕,響應(yīng)速度快,靈敏度高,易于與其它半導(dǎo)體器件集成,是光源的最理想探測(cè)器,可廣泛用于光通信、信號(hào)處理、傳感系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。例如,光電探測(cè)器是是一種新型的紅外探測(cè)器,可用在紅外焦平面陣列成像技術(shù)中,這在導(dǎo)彈防御以及重要新型武器系統(tǒng)中起著重要作用(如監(jiān)視、跟蹤、識(shí)別、制導(dǎo)等),其成像質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)的碲鎘汞探測(cè)器。