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I目录第一章绪论..............................................11.1引言................................................11.2光电检测技术的现代发展...............................21.3论文研究目的和内容...................................2第二章光电检测器件.......................................22.1半导体光电导器件......................................22.2半导体结型光电器件（光伏器件）.......................10总结...................................................17参考文献..................................................18II摘要：随着现代信息技术的发展,光子以其独特的优点,具有极快的响应速度,极大的频宽,信息容量和极高的信息效率推动信息科学技术的发展,具有越来越大的竞争力.光子技术与微电子技术结合．相互交叉、相互渗透与补充已经成为信息科学技术的主体之一，光子和微电子是现代信息产业的基础和核心，光电信息产业已成为世界上发达国家的主导产业。美国政府已将光子学与光子技术列为国家发展的重点，认为该领域“在国家安全与经济竞争方面有深远的意义和潜力”，并肯定“通信和计算机研究与发展的未来世界属于光子学领域”。本论文通过对常用光电检测传感器性能测试演示实验台的研究进一步展开了对常规光电检测器件的研究。在本篇论文中共使用了四种光电器件，通过对硬件电路的调试，掌握了这几种器件的光电特性，并通过调试一些小程序，对这些器件进行检测，从而了解其工作特点。关键字：光电信号变换；光电检测技术；光辐射检测IIIAbstract:Withthedevelopmentofmoderninformationtechnology,photonhasitsuniqueadvantage,suchasfastresponsespeed,ultrawideband,informationcapacityandhighinformationefficiency,soitlargelypromotesthedevelopmentofinformationscienceandtechnology,anditismorecompetitiveinthefuture.Thecombination,penetrationandsupplementofphotontechnologyandmicroelectronictechnologyhasbecomeoneofthemainbodiesofinformationscienceandtechnology,thefoundationandkernelofmoderninformationindustry.Photoelectronicsindustryhasbecometheleadingindustryofdevelopedcountriesintheworld.USgovernmenthaslistedthephotonsandphotontechnologyintotheimportantfieldofcountrydevelopment,ithaspointedoutthat“ithasthelong-lastingimportanceandpotentialinthestatesafetyandeconomiccompetition”,emphasizedthat“thefutureworldoftheresearchanddevelopmentofcommunicationsandcomputerswillbeinthephotonfield”.ThisthesisfurtherresearchesintotheresearchofcommonIVphotodetectorthrough“TheResearchofTheDemoPlatformforCapabilityTestingofCommonPhotodetector”.Inthisthesis,wedealswithfourphotoelectronicdevices.Wehavecommandedthecharacterofthesedevicesandtestthesedevicesbydebuggingsomeprograms,bythiswaywelearntheworkingfeaturesofthem!Keyword:Photoelectricsignalisalternated，Photoelectric，detectiotechnology，Thedetectionofrayradiation.1第一章绪论1.1引言现代信息技术包含信息采集、信息传输和信息处理等内容。信息采集：类似于人的感官系统，负责获得原始的信息，主要由各类传感器完成。传感器是将各类原始信息(被测控的非电物理量)转换成与之对应的易于处理的电信号输出的装置。在人的一生中，获得信息量最大的感官是眼睛，通过光获得的信息占总信息量的80％左右。同样，在各类传感器中，光电传感器以大容量、非接触、在线和主动获取信息而脱颖而出，可实现纳米级(高精度)和光子级(弱信号)测量，满足现代社会对信息获取的要求。现代光电信息处理重点包括如下方面内容：信息传输：类似于人的神经系统，负责信息的传送，属通讯领域。传统的通讯分有线(电线)和无线(电磁波)两种，然而，这种通讯方式已满足不了现代大信息传输的要求。于是，大容量和高带宽的光通讯就诞生了，有线光通讯(光缆)正在替代电缆通讯，无线光通信也正在研制和发展中，信息处理：类似于人的大脑系统．负责对信息的综合处理．显然由电子计算机完成。然而，尽管电子计算机处理速度在不断提高，但还是满足不了人们的要求，于是，计算机网络就诞生了，人们借助于光通信技术的发展，利用信息高速公路(光网)的多台计算机来得到或处理信息。为了进一步满足人们对大信息处理的要求．光计算机也正在研制中。从上述分析可知，现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术，而光子技术与微电子技术结合，它们相互交叉、相互渗透与补充，就形成了光电信息技术，光电信息技术的主要内容是电─光信息转换和光─电信息的转换及其应用，是现代信息技术的基础和核心。21.2光电检测技术的现代发展光电信息技术是光子技术与微电子技术的结合，是现代信息技术的核心，广泛应用于各行各业。我国政府十分重视光电子技术和产业的发展．已将它列入国民经济优先发展的领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继1986年3月王大珩等四位专家倡导的“863计划”之后，在此基础上开始了“973计划”，这两个高科技计划的重点是光电子产业。据国家统计资料显示，受信息化、数字化、网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动整个国民经济增长的第一支柱行业。本世纪是光的年代，因此深入研究光电技术并应用于现代工业与国防事业之中，势在必行。1.3论文研究目的和内容论文研究目的在于掌握各种光电器件的特性及使用方法，了解现代智能化器件在光电信息处理中的应用。论文的内容主要是由于光电置入式智能密码锁使用了光敏电阻，光电开关，红外对管等光电传感器，利用其对光的敏感特性，实现光电信息置入。第二章光电检测器件2.1半导体光电导器件光电信息转换是光电信息技术的核心内容，正是由于各类光电信息转换器件的发明和性能的不断改善，才导致了现代光电信息技术的迅猛发展。3光电信息转换原理，主要有以下四种：1．外光电效应。在入射光能量作用下，某些物体内的电子逸出物体表面，向外发射电子，用此原理制成的光电信息转换器件有光电倍增管、真空光电管、充气光电管等。2．光电导效应。在入射光线的作用下，半导体材料中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子的激发，将由价带越过禁带跃迁到导带，从而使导带中电子浓度加大，材料的电阻率减小。基于这种原理的光电信息转换器件有光敏电阻等。3．光伏效应。在入射光能量作用下能使物体产生一定方向的电动势。以PN结为例，由于光线照射PN结而产生的电子和空穴，在内电场作用下分别移向N和P区，从而对外形成光生电动势。基于该效应制成的光电信息转换器件有光电池、光敏二极管、光敏三极管等。4．光电热效应。光照引起材料温度发生变化而产生电流，如热释电、蹄镉汞(CMT)等，这类器件称为热电探测器。一、光敏电阻光敏电阻利用光电导效应制成。当入射光子使电子由价带跃升到导带时，导带中的电阻和价带中的空穴二者均参与导电，因此电阻显著减小，称为光敏电阻。这种本征光电导效应可用来检测可见光和近红外辐射。如果入射光子从杂质能级跃升到导带(非本征光电导)，那么N型材料的电导率增大。与此相似的，当光子能量使电子由价带跃升到P型主能级，从而使价带中留有可移动的交穴时，P型材料就会出现非本征光电导。光敏电阻与其它半导体光电器件相比有以下特点：1．光谱响应相当宽。根据不同的光电导材料，光敏电阻的灵敏域可在紫外光区，可见光区，也可在红外区和远红外区。2．所测的光强范围宽，即可对强光响应，也可对弱光响应。3．无极性之分，使用方便，成本低，寿命长。4．灵敏度高．工作电流大，可达数毫安。光敏电阻的原理是半导体的光电导效应，只有能量（hν）大于材料禁带宽度（Eg）的光子，才能使材料产生光电导效应。每一种半导体4或绝缘体都有一定的光电导效应，但只有其中一部分材料经过特殊处理，掺进适当杂质，才有明显的光电导效应。光敏电阻的结构是在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这样既可以保证有较大的受光表面，也可以减小电极之间距离，从而既可减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。图2-1光敏电阻结构图1．光敏电阻的特性（1）光电导灵敏度gS按灵敏度定义（响应量与输入量之比），可得PgGSE=(2.1.1)PG：光电导，单位为西门子S（1）。E：照度，单位为勒克斯（lx）。gS单位为西门子/勒克斯（lxS）或WSm2。（2）.光电特性5光电流与照度的关系称为光电特性。光敏电阻光电特性如下：PgISEUga=(2.1.2)PI：光电流E：照度：电压指数gS：光电导灵敏度U:光敏电阻两端所加的电压与材料和入射光强弱有关，对于硫化镉光电导体，在弱光照下＝1，在强光照下＝0.5，一般＝0.5～1。α与光电导体和电极材料之间的接触有关，欧姆接触时＝1，非欧姆接触时=1.1～1.2。图2.2硫化镉光敏电阻的光电特性曲线由图可见，硫化镉光敏电阻在弱光照下，PI与E具有良好的线性关系，在强光照下则为非线性关系，其它光敏电阻也有类似的性质。如果电压指数＝1，在弱光照下有6PgISEU=(2.1.3)（3）光谱特性光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。从这种曲线中可以直接看出灵敏范围、峰值波长位置和各波长下灵敏度的相对关系。图2.3在可见光区灵敏的几种光敏电阻的光谱特性曲线1-硫化镉单晶2-硫化镉多晶3-硒化镉多晶4-硫化镉与硒化镉混合多晶图2.4在红外区灵敏的几种光敏电阻的光谱特性曲7线由图可见，硫化镉单晶、硫化镉与硒化镉混合多晶，硫化镉多晶、硒化镉多晶等几种光敏电阻的光谱特性曲线覆盖了整个可见光区，峰值波长在515～600um之间。（4）温度特性光敏电阻的温度特性很复杂，在一定的照度下，亮电阻的温度系数有正有负，21112()RRRTTa-=-(2.1.4)1R、2R分别为与温度1T、2T相对应的亮电阻。温度对光谱响应也有影响。一般说，光谱特性主要决定于材料，材料的禁带宽度越窄则对长波越敏感，但禁带