日期：2023-08-11
光電探測(cè)器光譜響應(yīng)的一些典型限制因素是：許多類型的探測(cè)器，例如所有光電發(fā)射探測(cè)器和所有包含 ap-n 結(jié)的半導(dǎo)體探測(cè)器，僅適用于高于一定水平的光子能量。該條件轉(zhuǎn)化為某個(gè)最大光波長(zhǎng)。熱探測(cè)器不會(huì)出現(xiàn)這種限制，因此可以表現(xiàn)出非常寬廣且平滑的光譜響應(yīng)。然而，光譜響應(yīng)可能受到所用吸收體的波長(zhǎng)相關(guān)吸收的限制。許多檢測(cè)器具有光學(xué)窗口，例如用于保護(hù)光敏區(qū)域或用于保持檢測(cè)器內(nèi)部的真空，并且該窗口具有有限的波長(zhǎng)范圍和高透射率。有時(shí)，光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)有意用光學(xué)濾波器來限制，因?yàn)閷?duì)某些其他波長(zhǎng)的響應(yīng)對(duì)于特定應(yīng)用來說是不期望的。在某些情況下，人們希望避免短波長(zhǎng)光(例如紫外線)引起的降解效應(yīng)。對(duì)于給定的材料，例如光電陰極的材料，光譜響應(yīng)可能由于不同的因素而顯著變化，例如所應(yīng)用的層的厚度、附加的反射器或材料制造過程的細(xì)節(jié)。
光敏二極管一、測(cè)量光譜響應(yīng)
為了測(cè)量光電探測(cè)器在某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜響應(yīng)，需要能夠在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)或至少在某些離散波長(zhǎng)上提供準(zhǔn)單色光的光源(或光源的組合)。對(duì)于每個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)，人們可以簡(jiǎn)單地獲得響應(yīng)度作為光電流與入射光功率的比率。例如，后者可以用熱探測(cè)器來測(cè)量，其僅表現(xiàn)出對(duì)光波長(zhǎng)的最小依賴性。當(dāng)然，任何其他具有校準(zhǔn)光譜響應(yīng)的光電探測(cè)器也可以用于此目的。
光敏二極管二、波長(zhǎng)范圍
在實(shí)踐中，主要的挑戰(zhàn)通常是獲得能夠覆蓋所需波長(zhǎng)范圍的光源，同時(shí)還對(duì)空間特性和光功率有額外的要求。檢查情況下，可以將寬帶光源(例如白光源)與可調(diào)諧單色器結(jié)合使用，前提是相當(dāng)小的光學(xué)帶寬中的光吞吐量足夠。響應(yīng)度 對(duì)于提高光電探測(cè)器的性能起著重要作用。由于整個(gè)電磁頻譜的多種應(yīng)用，光電探測(cè)器發(fā)揮著重要作用，例如短程和遠(yuǎn)程通信、可見光和紅外相機(jī)傳感器以及生物醫(yī)學(xué)成像。在本文中，您將了解響應(yīng)度、其推導(dǎo)、其所依賴的因素以及某些材料的典型響應(yīng)度，這將幫助您了解響應(yīng)度與波長(zhǎng)之間的關(guān)系。
光敏二極管三、什么是響應(yīng)度?
響應(yīng)度是光纖系統(tǒng)中探測(cè)器輸入輸出增益的度量。對(duì)于光電探測(cè)器，它是每個(gè)光輸入的電輸出的度量。大多數(shù)光電探測(cè)器是輸入入射功率的線性函數(shù)。光電探測(cè)器的響應(yīng)度通常表示為每瓦安培或每瓦輻射功率伏特的單位。光電二極管是常用的光電探測(cè)器，它在很大程度上取代了以前使用的真空光電管。它們是包含 p-n 結(jié)的半導(dǎo)體器件，并且通常在 n 層和 p 層之間有一個(gè)本征(未摻雜)層。具有本征層的器件稱為p–i–n 或 PIN 光電二極管。在耗盡區(qū)或本征區(qū)吸收的光會(huì)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，其中大部分產(chǎn)生光電流。在很寬的光功率范圍內(nèi)，光電流可以非常精確地與吸收(或入射)光強(qiáng)度成比例。
光敏二極管四、增加電容
示意性地顯示了 p-i-n 型光電二極管的典型設(shè)計(jì)。這里，在 n 摻雜區(qū)和 p 摻雜區(qū)之間有一個(gè)本征區(qū)，大部分電載流子都在此處產(chǎn)生。通過電接觸(陽極和陰極)，可以獲得產(chǎn)生的光電流。陽極可以具有環(huán)形形狀，使得光可以通過孔注入。相應(yīng)較大的環(huán)可以獲得較大的有源面積，但這往往會(huì)增加電容，從而降低檢測(cè)帶寬，并增加暗電流;此外，如果產(chǎn)生的載流子距離電極太遠(yuǎn)，效率可能會(huì)下降。
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