光电探测器的性能参数

光电探测器的性能参数光电二极管光电管光敏电阻光电池四像限光电探测器热释电探测器常见的光电探测器有:光电管、光敏电阻、光电二极管、光电倍增管、光电池、四像限探测器、热电偶、热敏电阻、热释电探测器等。物理效应不同：光电效应（外光电效应和内光电效应）、光热效应。光电探测器是指能把光辐射能量转换为一种便于测量的物理量的器件。1量子效率η2响应度R5噪声等效功率NEP3光谱响应度R(λ)4频率响应度R(f)6探测度D和归一化探测度D*等光电探测器的性能参数主要有：一、量子效率量子效率：是指每入射一个光子光电探测器所释放的平均电子数。它与入射光能量有关。其表达式为:hPeI//式中，I是入射光产生的平均光电流大小，e是电子电荷，P是入射到探测器上的光功率。I/e为单位时间产生的电子数,P/hυ为单位时间入射的光子数。对于理想的探测器，每入射一个光子则发射一个电子，=1；实际上一般有1。但对光电倍增管、雪崩光电二极管等有内部增益机制的光电探测器，可大于1。量子效率是一个微观参数，光电探测器的量子效率越高越好。二、响应度响应度R（或称灵敏度）描述的是光电探测器的光电转换效率。定义：光电探测器输出信号与输入光功率之比。响应度分为电压响应度和电流响应度。电压响应度Rv光电探测器件输出电压与入射光功率之比PVRsVPIRsI电流响应度RI光电探测器件输出电流与入射光功率之比光谱响应度R(λ)是响应度随波长变化的性能参数。大多数光电探测器具有光谱选择性。定义：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射光功率之比。)()()(PVRsV三、光谱响应度)()()(PIRsI图1光谱响应度测试装置光源电源光谱单色仪电机手轮调制盘前置放大器带通放大器电源示波器毫伏表探测器如果R(λ)是常数，则称为无选择性探测器(如光热探测器)。由于许多光电探测器是基于光电效应而工作的，因此响应存在一个探测截止波长λc。光子探测器热电探测器0λcλ图2光电探测器的光谱响应曲线R(λ)2/120])2(1[)(fRfR频率响应度R(f)：响应度随入射光频率而变化的性能参数。其表达式为：式中R(f)为频率为f时的响应度；R0为频率为零时的响应度；为探测器的响应时间或称时间常数,由材料和外电路决定。四、频率响应度RCfc212100707.02)(RRfRR(f)随f的升高而下降，下降的速度与响应时间的大小有关。一般规定R(f)下降到：时的频率fc为探测器的响应截止频率。图3光电探测器的频率响应曲线)(fRfffR/1)(0707.0R21Cf00R五、噪声等效功率定义：单位信噪比时的入射光功率。表达式为nsVVPNEP/NEP越小，噪声越小，探测器探测能力就越强。噪声等效功率(NEP)是描述光电探测器探测能力的参数。六、探测度D与归一化探测度D*1.探测度D为噪声等效功率的倒数，即1DNEP*1/2*1()dDDAfNEP2.归一化探测度D*由于D与探测器的面积Ad和放大器带宽Δf乘积的平方根成正比，为消除这一影响，定义：D*越大的探测器其探测能力越强。七、其它参数光电探测器还有其它一些参数，在使用时必须注意到。如：1、暗电流：指没有信号和背景辐射时通过探测器的电流。2、光敏面积：指灵敏元的几何面积。3、探测器电阻、电容。4、工作电压、电流、温度。