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1、光電探測器的性能參數(shù) 光電二極管 光電管 光敏電阻 光電池 四像限光電探測器 熱釋電探測器 常見的光電探測器有 : 光電管、光敏電阻、光電二極管、光電倍 增管、光電池、四像限探測器、熱電偶、熱敏 電阻、熱釋電探測器等。 物理效應(yīng)不同：光電效應(yīng)（外光電效應(yīng)和 內(nèi)光電效應(yīng)）、光熱效應(yīng)。 光電探測器 是指能把光輻射能量轉(zhuǎn)換為一種便 于測量的物理量的器件。 1 量子效率 2 響應(yīng)度 R 5 噪聲等效功率 NEP 3 光譜響應(yīng)度 R( ) 4 頻率響應(yīng)度 R(f) 6 探測度 D和歸一化探測度 D*等 光電探測器的 性能參數(shù)主要有： 一、量子效率 量子效率： 是指每入射
2、一個(gè)光子光電探測器所釋 放的平均電子數(shù)。它與入射光能量有關(guān)。其表達(dá) 式為 : hP eI / / 式中， I是入射光產(chǎn)生的平均光電流大小， e是電子 電荷， P是入射到探測器上的光功率。 I/e為單位時(shí)間產(chǎn)生的電子數(shù) , P/h 為單位時(shí)間入射的光子數(shù)。 對(duì)于理想的探測器，每入射一個(gè)光子則發(fā)射 一個(gè)電子， =1； 實(shí)際上一般有 <1。 但對(duì)光電倍增管、雪崩光電二極管等有內(nèi)部 增益機(jī)制的光電探測器， 可大于 1。 量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，光電探測器的量 子效率越高越好。 二、響應(yīng)度 響應(yīng)度 R（或稱靈敏度） 描述的是光電探測器的 光電轉(zhuǎn)換效率。 定義：
3、 光電探測器輸出信號(hào)與輸入光功率之比。 響應(yīng)度分為 電壓響應(yīng)度 和 電流響應(yīng)度 。 電壓響應(yīng)度 Rv 光電探測器件輸出電壓與入射光功率之比 P VR s V P IR s I 電流響應(yīng)度 RI 光電探測器件輸出電流與入射光功率之比 光譜響應(yīng)度 R( )是響應(yīng)度隨波長變化的性能參數(shù)。 大多數(shù)光電探測器具有光譜選擇性。 定義： 探測器在波長為 的單色光照射下，輸出電 壓或電流與入射光功率之比。 )( )()( P VR s V 三、光譜響應(yīng)度 )( )()( P IR s I 圖 1 光譜響應(yīng)度測試裝置 光 源 電 源 光 譜 單 色 儀 電
4、機(jī) 手 輪 調(diào) 制 盤 前 置 放 大 器 帶 通 放 大 器 電 源 示 波 器 毫 伏 表 探 測 器 如果 R() 是常數(shù)，則 稱為無選擇性探測器 (如 光熱探測器 )。由于許多 光電探測器是基于光電效 應(yīng)而工作的，因此響應(yīng)存 在一個(gè)探測截止波長 c 。 光子探測器 熱電探測器 0 c 圖 2 光電探測器的光譜響應(yīng)曲線 R() 2/12 0 )2(1)( f RfR 頻率響應(yīng)度 R(f)： 響應(yīng)度隨入射光頻率而變化的 性能參數(shù)。其表達(dá)式為： 式中 R(f)為頻率為 f 時(shí)的響應(yīng)度； R0為頻率為零時(shí) 的響應(yīng)度； 為探測器的響應(yīng)時(shí)間或稱時(shí)間常數(shù) ,由 材料和外電路決定。
5、 四、頻率響應(yīng)度 RCf c 2 1 2 1 00 7 0 7.02)( RRfR R(f)隨 f的升高而下降，下降的速度與響應(yīng)時(shí)間 的大 小有關(guān)。一般規(guī)定 R(f)下降到： 時(shí)的頻率 fc為探測器的響應(yīng)截 止頻率。 圖 3 光電探測器的頻率響應(yīng)曲線 )( fR f ffR /1)( 0707.0 R 2 1 C f0 0R 五、噪聲等效功率 定義： 單位信噪比時(shí)的入射光功率。表達(dá)式為 ns VV PN E P / NEP 越小，噪聲越小，探測器探測能力就越強(qiáng)。 噪聲等效功率 (NEP)是描述光電探測器探測能力 的參數(shù)。 六、探測度 D與歸一化探測度 D* 1.探測度 D 為噪聲等效功率的倒數(shù) ， 即 1D N EP * 1 / 2 * 1 () dD D A fN EP 2.歸一化探測度 D* 由于 D與探測器的面積 Ad 和放大器帶寬 f乘 積的平方根成正比，為消除這一影響，定義： D*越大的探測器其探測能力越強(qiáng)。 七、其它參數(shù) 光電探測器還有其它一些參數(shù)，在使用時(shí)必須注意 到。如： 1、暗電流：指沒有信號(hào)和背景輻射時(shí)通過探測器的電 流。 2、光敏面積：指靈敏元的幾何面積。 3、探測器電阻、電容。 4、工作電壓、電流、溫度。
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