Transcript 2.了解光电探测器的基本分类。

第二章 光电探测器概述
2.1 光电探测器分类
本专题学习要求：
1.了解光电探测器的基本概念。
2.了解光电探测器的基本分类。
光电探测器的定义
光电探测器是一种能够将光辐射量转换为电
量（电流或电压）的器件，是光电系统的核心组
成部分。
光电探测器的发展史
① 1873年，英国的Smith和May在大西洋横断海底电信局所进行的实
验中发现，当光照射到用作电阻的se棒后，其电阻值约改变30％；
② 同年Simens将铂金绕在这种se棒上，制成了第一个光电池；
③ 1888年，德国的Hallwachs在作Hertz的电磁波实验中，发现光照
射到金属表面上会引起电子发射；
④ 1909年，Richtmeyer发现，封入真空中的Na光电阴极所发射的电
子总数与照射的光子数成正比，奠定了光电管的基础；
⑤ 接着美国的Zworkyn研制出各种光电阴极材料，并制造出了光电倍
增管，并于1933年发明了光电摄像管；
⑥ 1950年，美国的Weimer等人研制出光导摄像管；
⑦ 1970年，Boyle等人发明了CCD（电荷耦合器件）
光电探测器的分类
光电探测器工作的基础是光辐射对探测器产生
的物理效应，一般来说，光电探测器的物理效应
通常分为两大类：
1.光子效应
2.光热效应。
光子效应
光子效应，是指单个光子的性质对产生的光电
子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起分子或原子的内
部电子状态的改变，因此该类探测器能够对光波
频率表现出选择性，并且直接与电子作用使得其
响应速度较快。
分类：
效应
光阴极发射光电子
外光电效应
光子效应
内光电效应
光电子倍增
打拿极倍增
通道电子倍增
相应的探测器
光电管
光电倍增管
像增强管
光 电导（ 本 征 和 非
本征）
光生伏特
PN结和PIN结（零
偏）
PN结合PIN结（反
偏）
雪崩
肖特基势垒
光导管或光敏
电阻
光电磁
光子牵引
光电磁探测器
光子牵引探测器
光电池
光电二极管
雪崩光电二极
管
肖特基势垒光
电二极管
外光电效应
外光电效应是指物质吸收光子并激发出自
由电子的行为。这种现象多发生于金属和金
属氧化物。
典型器件：光电管、光电倍增管。
光电管
光电倍增管
dynode
内光电效应
内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量
子作用，引发物质电化学性质变化。
内光电效应又可分为：
1.光电导效应
2.光生伏特效应。
PN结
PN结是内光电器件的基础，采用不同的掺杂工艺，通
过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半
导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成
空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。
PIN结
光电导效应
光电导效应指固体受光照而改变其电导率。
典型器件：光敏电阻。
光生伏特效应
光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生
电动势的现象。
典型器件：光电池、光电二极管，雪崩二极管。
光电池
光电二极管
雪崩二极管
光热效应
光热效应是指光热器件吸收光辐射能量后，并不
直接引起内部电子状态的改变，而是把光能转变为
晶格的热运动，引起探测元件的温度上升，从而使
得其电学或者物理性质发生变化。
温差电
光热效应
热释电
其他
热电偶
热电堆
热释电探测
器
液晶
光热效应典型器件
热电偶
液晶
其他的一些分类
依材料分类：
直接带隙半导体材料还是间接带隙半导体材料。
依波段分类：
紫外光波段、可见光波段、红外波段、远红外波
段等。
依内部增益分类:
光电探测器分为有内部增益和无内部增益两大类
。