第3章 光电检测技术 第1节
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光电检测技术摘要:光电检测技术是一种利用光电效应来检测和测量物体的技术。
本文将介绍光电检测技术的原理和应用领域,探讨光电检测技术的优势和局限,并展望其未来发展方向。
第一部分:光电检测技术的原理1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到特定材料表面时,产生光电子和电子的释放现象。
光电效应包括光电发射效应和光电吸收效应两种情况。
在光电检测技术中,一般利用光电发射效应来实现光电测量。
1.2 光电检测元件在光电检测技术中,常用的光电检测元件包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等。
这些元件能够将光信号转化为电信号,并进行相应的电路处理。
1.3 光电检测技术的基本原理光电检测技术利用光电效应的原理,将光信号转化为电信号,并通过电路处理和分析得到所需的测量结果。
光电检测技术可以实现对光强度、光功率、光频率等参数的测量。
第二部分:光电检测技术的应用领域2.1 工业自动化光电检测技术在工业自动化领域中有广泛的应用。
例如,光电传感器可以用于检测物体的位置、速度和形状等信息,从而实现对生产流程的控制和优化。
2.2 无损检测光电检测技术可以用于无损检测领域,例如对材料的缺陷、组织结构和磨损程度进行检测和分析,从而提高材料的品质和可靠性。
2.3 生物医学在生物医学领域中,光电检测技术可以用于血氧测量、生物分子测量、细胞成像等应用。
例如,光电子学显微镜可以观察和研究微观生物结构。
2.4 环境监测光电检测技术在环境监测领域中被广泛应用。
例如,光电二极管可以用于光强度的测量,从而监测光照强度对环境的影响。
第三部分:光电检测技术的优势和局限3.1 优势光电检测技术具有响应速度快、精度高、可靠性强等优点。
光电检测元件体积小,可放置在狭小的空间中,并能耐受高温和高压等恶劣环境。
3.2 局限光电检测技术在进行远距离测量和透明物体测量时存在一定的局限。
此外,光电检测技术的应用受到光照强度和环境噪声等因素的影响。
第四部分:光电检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步,光电检测技术将会在以下几个方面得到进一步发展:4.1 小型化和集成化光电检测元件将趋向于小型化和集成化,以适应小型化和高性能化的设备和系统要求。
光电检测技术绪论第1节光电技术一、概述a)主要研究光与电之间的转换b)接收器件/发射器件/光电探测器件二、光电技术的发展a)半导体集成电路b)光纤传感器和光波导第2节光电技术的特点及应用一、光电系统a)光电能量系统、光电信息系统b)光电系统的主要类型(1)光-电型(应用最广泛)(2)光-电-光型(3)电-光-电型(4)光电混合型(5)电光混合型c)光电系统基本模型i.光电系统通常分为主动式和被动式两类。
ii.光接收机可以分为两种基本类型,即功率探测接收机和外差接收机。
二、光电检测所谓光电检测,指的是对光信号的调制变换和接收解调两个主要方面。
光电检测系统中信息必须经过两个基本的变换环节,调制与解调。
光电检测系统分类(1)测量检查型(2)控制跟踪型(3)图像分析型三、光电器件凡能探测某种电磁辐射(自射线到红外线)的各种电子器件,都应归入光电探测器件。
主要是固体的光电效应,就是固体中决定其电学性质的电子系统直接吸收入射光能,使固体的电学性质发生改变的现象。
例如:光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应等。
1、光电器件具有选择性的吸收2、光电器件器件通常具有灵敏度高,惰性小,响应速度快四、光电技术的应用和发展(1)有广泛的适用范围(2)有较高的信号检测能力(3)有较强的信息运算能力第一章光电器件的物理基础1-1 光的概念与度量学中的参量一、电磁波谱与光子能量公式二、辐射量与光度量三、辐射量与光度量的换算1、光谱量与积分量2、光谱光视效能K(λ)与光谱光视效率V(λ)四、朗伯余弦定律1-2 半导体基础知识一、半导体的能带理论1、原子能级与晶体能带2、本征半导体(I型)3、杂质半导体二、热平衡状态下的载流子三、光辐射与半导体的相互作用1、本征吸收2、非本征吸收(杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收)四、非平衡状态下的载流子1、产生与复合2、复合与非平衡载流子寿命τ五、载流子的输运1-3 光电转换的物理基础-光电效应一、光电效应辐射→电子运动状态发生变化→光电导效应、光生伏特效应、光电子发射二、光电效应分类a)外光电效应b)内光电效应(光电导效应、光生伏特效应、丹倍效应和光磁电效应)三、光电效应的物理现象(一)光电导效应a)光电导率b)本征半导体的光电导效应c)杂质半导体的光电导效应d)光电导体的灵敏度e)光电导的弛豫f)光电导的光谱分布(二)光生伏特效应⒈PN结的光生伏特效应⒉异质结的光生伏特效应⒊肖特基结的光生伏特效应4、丹倍效应5、光磁电效应(三)光电发射效应1、光电发射原理2、光电发射的基本定律3、光电发射长波限上述探测器件所依据的物理效应的共同特性是(1)光电效应的有、无只与入射光的波长、频率有关,与入射光的强度无关;—光电效应的产生,唯一的取决于入射光的波长、频率以及器件的能级结构(2)光电效应的强弱既与入射光的强度有关,也与入射光的波长、频率有关。