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光電探測器的基本工作機理有以下三個過程

釋出時間↟╃◕✘:2021-04-27 點選量↟╃◕✘:483
  光電探測器在光通訊系統中實現將光轉變成電的作用╃·,這主要是基於半導體材料的光生伏效應╃·,所謂的光生伏效應是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象▩│✘▩。

 

  光電探測器的基本工作機理包括三個過程↟╃◕✘:
  1▩••、光生載流子在光照下產生;
  2▩••、載流子擴散或漂移形成電流;
  3▩••、光電流在放大電路中放大並轉換為電壓訊號▩│✘▩。當探測器表面有光照射時╃·,如果材料禁頻寬度小於入射光光子的能量即Eg<hv╃·,則價帶電子可以躍遷到導帶形成光電流▩│✘▩。
 
  當光在半導體中傳輸時╃·,光波的能量隨著傳播會逐漸衰減╃·,其原因是光子在半導體中產生了吸收▩│✘▩。半導體對光子的吸收最主要的吸收為本徵吸收╃·,本徵吸收分為直接躍遷和間接躍遷▩│✘▩。透過測試半導體的本徵吸收光譜除了可以得到半導體的禁頻寬度等資訊外╃·,還可以用來分辨直接帶隙半導體和間接帶隙半導體▩│✘▩。本徵吸收導致材料的吸收係數通常比較高╃·,由於半導體的能帶結構所以半導體具有連續的吸收譜▩│✘▩。從吸收譜可以看出╃·,當本徵吸收開始時╃·,半導體的吸收譜有一明顯的吸收邊▩│✘▩。但是對於矽材料╃·,由於其是間接帶隙材料╃·,與三五族材料相比躍遷機率較低╃·,因而只有非常小的吸收係數╃·,同時導致在相同能量的光子照射下在矽材料中的光的吸收深度更大▩│✘▩。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多╃·,如圖 畫出了幾種常用半導體材料的入射光波長和光吸收係數▩••、滲透深度的關係▩│✘▩。
 
  光電探測器的效能↟╃◕✘:
  1▩••、響應度↟╃◕✘:響應度為輸入單位光功率訊號是探測所產生的輸出╃·,有時又稱為響應率或靈敏度▩│✘▩。此外探測器的頻率響應特性也是非常重要的引數之一▩│✘▩。
  2▩••、可探測性↟╃◕✘:可探測性表徵的是探測器從噪聲中挖掘有用資訊的本領▩│✘▩。描述這個引數的量包括等效噪聲功率▩••、探測率▩••、暗電流等▩│✘▩。
  3▩••、光譜效應↟╃◕✘:光譜響應是表徵光電探測器的響應度或探測率隨波長而變化的效能引數▩│✘▩。設波長可變的光功率譜密度為Pλ╃·,由於光電探測器的光譜選擇性╃·,在其他條件不變的情況下╃·,光電流將是光波長的函式▩│✘▩。記為iλ╃·,於是光譜靈敏度Rλ▩│✘▩。
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