第4章 光电导器件
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光电导效应的光电器件-回复光电导效应(photoconductive effect)是指材料在受到光照射时其电导性能发生变化的现象。
光电导效应可用于制造各种光电器件,如光电导电阻器、光电导电流器等。
本文将以光电导效应的光电器件为主题,逐步回答相关问题,解释其中的原理和应用。
第一部分:光电导效应的原理光电导效应是指材料在光照射下产生额外的自由载流子(电子和空穴),从而改变其电导性能。
这种效应的基本原理可以通过半导体材料的能带结构来解释。
半导体材料的能带结构分为价带和导带。
当物质处于基态时,价带中的电子几乎全部填满,导带中没有电子。
当光照射到材料上时,光子的能量可能被部分或全部转化为电子激发能,使得部分电子从价带跃迁到导带中,形成自由电子和空穴。
自由电子和空穴的产生增加了材料中的载流子浓度,进而提高了材料的电导率。
第二部分:光电导器件的基本结构和工作原理光电导器件利用光电导效应实现信号的转换和控制。
其中最常见的光电导器件是光电导电阻器,它由一块光敏材料和接线块组成。
光电导电阻器的基本结构如下:首先,将光敏材料片置于透明基板上。
材料选择上常采用石英、硅等半导体材料;然后,在光敏材料上薄膜形成一对电极,电极可采用导电材料如金属等制成;最后,通过接线块将电阻器与电路连接,形成一个封装完整的器件。
当光照射到光敏材料上时,光子的能量被转化为电子激发能,从而增加光敏材料中的自由载流子浓度。
这导致了光敏材料的电导率发生变化,从而改变了器件的电阻值。
当光照的强度增加时,材料中电子和空穴的浓度也增加,电导率增大,电阻值减小;反之,当光照的强度减小或消失时,电导率减小,电阻值增大。
第三部分:光电导器件的应用光电导器件由于其对光照射的敏感性以及其响应速度快等特点,被广泛应用于光电器件领域。
1. 光敏电阻:光敏电阻是光电导器件的一种应用。
它可以根据光照的强度变化调节电路的电阻值,从而实现光敏控制与信号检测。
2. 光敏开关:光敏开关是通过光电导效应控制开关状态的器件。
什么是光的光电探测器和光电导?光的光电探测器和光电导是光电传感器的重要类型,用于检测和测量光信号。
本文将详细介绍光的光电探测器和光电导的原理、结构和应用。
1. 光电探测器(Photodetector)的原理和结构:光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
它基于光子的能量被半导体材料吸收,激发带载流子,从而形成电流的原理。
最常见的光电探测器类型是光电二极管(Photodiode)和光电倍增管(Photomultiplier Tube),前文已经详细介绍过。
除了这两种常见类型,还有其他一些光电探测器,如光电晶体管、光电场效应晶体管和光电导等。
光电探测器的结构和工作原理与具体的类型有关。
总体而言,光电探测器通常包括光敏元件、电极、引线和封装等部分。
光敏元件是用于吸收光信号并产生电荷载流子的材料,电极用于收集和测量电流,引线用于连接光电探测器与外部电路,封装则是保护和固定光电探测器的外壳。
2. 光电探测器的应用:光电探测器在许多领域有着广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:-光通信:光电探测器用于接收光信号,将光信号转换为电信号,并通过电路进行处理和解码,实现光通信的接收端。
-光测量:光电探测器可以用于测量光的强度、波长、频率和相位等参数,用于光谱分析、光度计和光谱仪等。
-光电检测:光电探测器可以用于检测物体的存在、位置和运动等,用于光电开关、光电传感和光电探测等应用。
-光电能转换:光电探测器可以将光能转化为电能,用于太阳能电池板和光伏发电系统等。
3. 光电导(Photoconductor)的原理和结构:光电导是一种能够根据光信号的强度来改变电导率的材料。
光电导的原理是光照射到材料上时,光子的能量被吸收,激发带载流子,从而改变材料的导电性能。
光电导材料通常是半导体材料,如硒化铟(Indium Selenide)、硒化镉(Cadmium Selenide)和硒化铅(Lead Selenide)等。
第一章名称解释1. 光通量2 坎德拉3. 照度4 半导体中的非平衡载流子5 绝对黑体6 基尔霍夫定律7 热噪声8 产生-复合噪声91/f 噪声知识要点半导体材料的光吸收效应(1) 本征吸收(2) 杂质吸收2. 非平衡载流子浓度载流子复合过程一般有直接复合和间接复合两种。
物体的光谱发射率总等于其光谱吸收比。
也就是强吸收体必然是强发射体。
维恩位移定律指出:当绝对黑体的温度增高时,单色辐出度的最大值向短波方向移动。
光电子发射过程可以归纳为以下三个步骤:(1) 物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态;(2) 被激发电子向表面运动,在运动过程中因碰撞而损失部分能量;(3) 克服表面势垒逸出金属表面。
一般光电检测系统的噪声包括三种:(1) 光子噪声包括:信号辐射产生的噪声和背景辐射产生的噪声。
(2) 探测器噪声包括:热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1/f 噪声和温度噪声。
(3) 信号放大及处理电路噪声在半导体器件中1/f 噪声与器件表面状态有关。
多数器件的1/f 噪声在300Hz 以上时已衰减到很低水平,所以频率再高时可忽略不计。
在频率很低时;l/f 噪声起主导作用;当频率达到中间频率范围时,产生-复合噪声比较显著;当频率较高时,只有白噪声占主导地位,其它噪声影响很小了光电探测器的合理选择(1) 根据待测光信号的大小,确定探测器能输出多大的电信号,即探测器的动态范围。
(2) 探测器的光谱响应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致。
即探测器和光源的光谱匹配。
(3) 对某种探测器,它能探测的极限功率或最小分辨率是多少—需要知道探测器的等效噪声功率;需要知道所产生电信号的信噪比。
(4) 当测量调制或脉冲光信号时,要考虑探测器的响应时间或频率响应范围。
(5) 当测量的光信号幅值变化时,探测器输出的信号的线性程度。
第二章名称解释光源的发光效率色温色表显色性相关色温分布温度知识要点选择光源时,应综合考虑光源的强度、稳定性、光谱特性等性能根据斯奇芬-玻尔兹曼定律知,物体只要其温度大于绝对零度,都会向外界辐射能量,其辐射特性与温度的四次方有关气体放电光源具有下述特点;1. 发光效率高。