光电探测器知识大全

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光电探测器的分类

  光电探测器分为光电二极管、雪崩光电管、四象限探测器、位敏探测器、波长感应探测器。

  1. 光电二极管(PIN):应用于一般通用场合。针对特殊应用,可以增加探测器信号放大和探测器前置滤光片。

  2. 雪崩光电管(APD):主要用于微弱信号场合,同时具备快速响应能力,可以提供各种尺寸和封装类型。

  3. 四象限探测器(Quadrant):由一个四激活区域的芯片组成,主要应用于位置传感。

  4. 位敏探测器(PSD):入射光能量转换为位置相对的连续电流输出,位置信号是相对于入射光的“光学中心”。

  5. 波长敏感探测器(WS):用于检测单色光波长或复合光的峰值波长,光谱分辨率可达0.01nm。

  应用范围:安全防护,激光测距,工业控制,分析仪器,军工航天,医疗设备,光通讯。

  

光电探测器噪声分类

  光电探测器噪声包括:散弹噪声、热噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和温度噪声等。

  1、散弹噪声:由于光电探测器在光辐射作用或热激发下,光电子或载流子随机产生造成的。存在于真空发射管和半导体器件中,属于白噪声。

  2、热噪声:暗电流大小与偏压、温度及反向饱和电流密切相关。PN结外加正向偏压,暗电流随外加电压增大成指数急剧增大,远大于光电流,因此加正偏压无意义。PN结外加反向偏压,暗电流随反向偏压增大有所增大,**等于反向饱和电流,其值远小于光电流。

  3、产生-复合噪声:半导体中载流子产生与复合的随机性而引起的载流子浓度的起伏。与散弹噪声本质相同,都是由于载流子随机起伏所致,所以有时将该噪声归并为散弹噪声。不是白噪声,低频限噪声。是光电探测器的主要噪声源。

  4、1/f噪声:(又称电流噪声、闪烁噪声或过剩噪声),低频噪声,几乎所有探测器都存在。探测器表面工艺状态对该噪声影响很大。频谱近似与频率成反比。主要出现在1kHz以下的低频区,工作频率大于1kHz时,与其他噪声相比可忽略。

  5、倍增噪声:光电倍增管

  6、雪崩噪声:雪崩光电二极管

  7、温度噪声:热探测器本身吸收和传导等热交换引起的温度起伏。

  

半导体光电探测器的结构

  RCE肖特基光电探测器结构的各层用分子束外延生长在GaAs衬底上。谐振腔由GaAs-AlAs分布布拉格反射(DBR)的底部反射器和半透明的顶部金(Au)接触形成。InGaAs吸收层的In克分子数低于10%,为了避免载流子俘获,两个异质结层都线性地形成25nm的梯度。总的吸收区厚度为130nm左右,用来消除腔中的持续波效应。通过耗尽区中吸收层位置的**化,得到电子和空穴的*小渡越时间。器件用光刻法制作,采用台面隔离和Au空桥连接顶部,接触到片上的微波共平面传输线。Au接触层厚度为20nm,Si3N4涂盖层厚度200nm。

  

光电探测器测试系统介绍

  一、系统的主要测试功能

  1、固定图案噪声和瞬时噪声

  2、响应率和探测率

  3、动态范围/线性度

  4、NETD

  5、非均匀性校正

  6、坏像元定位

  7、光谱响应

  8、串音/MTF

  二、组成

  测试系统包括三个基本单元:

  一个带支撑的光学平台;

  一个带多种支架的控制柜;

  一台计算机:带有视频采集卡,数据采集

  和处理的软件。

  三、光学机械单元

  1. 一个光学平台,规格1.25m×1.25m

  2. 一个高温腔式黑体和一个差分黑体(可见 /红外源)

  3. 一个单色仪,一个光学调制盘和一个热释电探测器(用于测量光谱响应)

  4. 一个针孔靶标和一套水平/垂直狭缝靶标(用于测量串音和MTF)

  5. 一套光学系统,用于将靶标聚焦在探测器上

  6. 三维电动调节移动台用于探测器的定位

  7. 一块连接探测器和控制柜的电路板

  四、控制机柜

  控制机柜包含以下单元:

  1.偏置电压发生器

  2.时钟信号发生器

  3.锁相放大器

  4.低噪声的模数转换器

  5.三维电动调节移动台控制器

  6.光学调制盘控制器

  7.差分黑体控制器

  8.高温腔式黑体控制器

  五、计算机和软件

  计算机配置了视频采集卡。采用windows操作系统软件具有如下功能:

  1. 器件设置:单元/多元器件,像元数,帧频,积分时间,像元大小,视场角,坏像元的定义准则

  2. 偏置电压和时钟信号的设置

  3. 像元重组

  4. 瞬时噪声和固定图案噪声的测量

  5. 响应率,探测率和NETD计算

  6. 动态范围和线性度

  7. 坏像元定位

  8. 非均匀性校正

  9. 光谱响应曲线

  10. MTF曲线

  11. 串音

  12. 选择所需的区域

  13. 图形旋转,放大,自动范围

  14. 存储图像

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