硅光电二极管的光谱响应测量及其响应时间研究
硅光电池光谱响应分布曲线测定的研究
硅光电池光谱响应分布曲线测定的研究近年来，随着科技进步及能源资源的逐步消耗，可持续发展成为了当今各种研究的焦点话题。
在可持续发展的大环境下，利用太阳能作为清洁能源发电，可以减少矿物燃料的消耗，对环境污染也减少了污染，可以说是节能减排的重要策略。
硅光电池是最为重要的光电转换材料之一，是目前大多数太阳能电池的主要材料。
然而，由于硅光电池的光谱响应特性仍然存在一定的问题，影响了太阳能电池的效率，从而影响了其应用。
为了解决现有技术中存在的问题，我们研究了硅光电池光谱响应分布曲线测定的关键技术，并进行了深入的讨论。
首先，为了更好地了解硅光电池的光谱响应特性，我们采用紫外、可见和近红外光谱三段实验，分别测量硅光电池在各种波长范围下的响应，构建了三种不同的响应曲线，图形清晰，表现出不同波长范围下硅光电池的响应特性。
随后，针对不同响应曲线，我们采用光谱反转技术，从而反映出响应谱线中不同波长范围内硅光电池的响应值，从而发现响应谱线的特征，为硅光电池的研究及应用提供科学依据。
接下来，为了有效提升太阳能电池的效率，我们提出了改善和优化硅光电池光谱响应曲线的技术方案。
首先，我们采用粒子随机均化技术，将太阳能修剪装置内的硅晶体片进行加工，使之尺寸更细、质量更优。
随后，为了提高硅光电池光谱响应曲线的峰值和峰值宽度，我们采用多重量子阱技术，通过引入三维量子阱效应改善硅光电池的光学特性，并制备出了高性能的硅光电池，其光谱响应曲线能够满足不同的应用要求。
最后，本研究对硅光电池光谱响应曲线的测定及关键技术进行了系统的研究和分析，并建立了相应的模型，以期改善硅光电池的光谱响应特性，提高太阳能电池的效率，从而实现可持续发展。
为此，值得深入研究硅光电池光谱响应曲线测定的关键技术，以期为硅光电池应用提供科学依据，以及可利用多种方法改善其光谱响应特性，进一步提升太阳能电池的效率。
综上所述，本研究针对硅光电池光谱响应曲线测定的关键技术进行了深入的研究，为改善硅光电池的光谱响应特性，提高太阳能电池的效率，从而实现可持续发展提供了科学依据。
光电探测器响应时间实验研究-毕业设计论文
光电探测器响应时间实验研究摘要近几十年来，光电探测器在光通信、国防探测、信号处理、传感系统和测量系统等高精尖科技领域得到广泛的应用，在信息为导向的时代，时间就是生命，提高速度的需求日益紧迫，提高光电探测器响应速度的努力几乎从诞生它的一刻起就没停止过。
本实验主要研究光敏电阻和光电二极管的响应时间。
理论分析先从光敏电阻的光谱响应特性、照度伏安特性、频率响应、温度特性和前历效应来考察它的工作影响因素，确定光敏电阻响应时间与其入射光的照度、所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间的关系。
从光电二极管的模型分析，我们知道光电二极管的响应时间有三个方面决定：①光生载流子在耗尽层附近的扩散时间；②光生载流子在耗尽层内的漂移时间；③与负载电阻并联的结电容所决定的电路时间常数。
文中将详细分析计算对比三个时间的数量级，以确定提高响应速度的最有效途径，并提出改善光电二极管的有效方法和PIN模型。
实验研究时，采用近似脉冲的光源，经探测器的输出信号输入快速响应的CS-1022型示波器，在示波器上直接读出响应时间，分析实验结果，得出影响探测器响应时间的因素。
关键词：光电探测器，响应时间，半导体，影响因素AbstractIn recent decades, photoelectric detectors have been widely used in high-tech areas such as optical communications, national defense detection and signal processing, sensing system and measurement system .in the era which leaded by information, time is life. Improving speed increasingly is urgent needs of photoelectric detector. To improve the response speed, effort haven't been stopped from birth to its moment. This experiment mainly researchs photoconductive resistance and photoelectric diode response time. The theoretical analysis studys photoconductive resistance properties, intensity of illumination volt-ampere characteristics, frequency response and temperature characteristic and former calendar effect to examine its working influence factors, and find out the influencing factors between photoconductive resistance response time and incident light intensity of illumination, voltage, load resistance and the time experienced before intensity of illumination change. From the model analysis of the photoelectric diode, we know that the response time of the photoelectric diode has three aspects: (1) The diffusion time of photon-generated carrier near depletion layer.(2) The drift time of photon-generated carrier in depletion layer .(3) The constant of the circuit decided by junction capacitor which parallel with the load resistance . The detailed analysis and calculation of the order of magnitude of three time will be contrasted to determine the effective ways to improve photoelectric diode’s reaction speed,and the effective PIN model.In the experimental study, we use a pulse generator as light source, and the detector pulse output signal input quick response CS - 1022 type scillograph. So we can read direct response time in oscilloscope directly, then analyze the results, find out the factors which affect the probe response time.Key word:Photoelectric detector, response time, semiconductor, influencing factors目录1 绪论 (1)1.1光电探测器发展历程 (1)1.2近年高速探测器的发展成果 (2)1.3光电探测器的分类 (4)1.4光电探测器的物理基础 (6)2 典型光电探测器响应时间的研究 (10)2.1光电导探测器 (10)2.1.1光电转换原理 (10)2.1.2工作特性分析 (12)2.1.3时间响应特性及改善 (17)2.2 PN结光伏探测器 (17)2.2.1光电转换原理 (18)2.2.2 光伏探测器的工作模式 (19)2.2.3 Si光电二极管的构造与特性分析 (21)2.2.4 频率响应特性及改善探讨 (24)3光电探测器响应时间实验研究 (32)3.1实验原理 (32)3.1.1脉冲响应 (32)3.1.2幅频特性 (33)3.2实验仪器 (34)3.3实验步骤 (35)3.4实验结果与分析 (37)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1 绪论自年第一台红宝石激光器问世以来，古老的光学发生了革命性的变化与此同时，电子学也突飞猛进地向前发展。
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，广泛应用在光电传感器、光通信、光电测量和光谱分析等领域。
在物理实验技术中，测量和分析光电二极管的特性对于研究光电效应、了解器件性能以及优化实验设计都具有重要意义。
一、光电二极管原理和基本特性光电二极管的原理是基于光电效应，利用光照射在PN结上产生电子-空穴对，使得PN结两端产生电压。
其关键特性包括响应频率、光电流、暗电流、光电流增益等。
测量这些特性需要合适的实验装置和方法来获取准确的结果。
二、光电二极管特性的测量方法1. 频响特性测量频响特性测量是评估光电二极管对光信号变化的响应速度的重要方法。
常用的实验装置包括函数发生器、光源和示波器。
通过改变函数发生器输入的正弦光信号频率，测量光电二极管输出的电流或电压的变化，从而得到频响特性曲线。
这些曲线反映了光电二极管的截止频率、带宽和相移等信息。
2. 光电流和暗电流测量光电流和暗电流是衡量光电二极管敏感度的重要指标。
光电流指的是光照射下二极管产生的输出电流，可以通过连接电流表或电流放大器进行测量。
而暗电流是指在没有光照射的情况下，二极管自身产生的微弱电流。
暗电流直接影响光电二极管的信噪比和稳定性，需要特殊的实验装置和方法进行测量。
三、光电二极管特性分析测量得到的光电二极管特性数据可以通过分析得到有关器件性能的重要信息。
以下是几个典型的分析方法：1. 截止频率和带宽分析利用频响特性曲线可以确定光电二极管的截止频率和带宽。
截止频率是指光电二极管对信号频率的响应达到3dB衰减的频率，可以通过对频响特性进行插值计算得到。
带宽是指光电二极管在特定条件下能够传输信号的频率范围，可以根据频响特性曲线的满足条件进行判断。
2. 光电流增益分析光电流增益是指光电二极管单位光功率入射时输出电流的增益。
可以通过将测得的光电流与已知的入射光功率相除得到。
光电流增益反映了光电二极管对光信号的放大效果，是评估器件性能的重要指标。
光电探测器光谱响应度和响应时间的测量(刘1)
光电探测器光谱响应度的测量光谱响应度是光电探测器的基本性能之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。
通常热探测器的光谱响应比较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。
一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接受到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。
典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1－1所示。
一、实验目的（1）加深对光谱响应概念的理解； （2）掌握光谱响应的测试方法；（3）熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。
二、实验内容（1）用热释电探测器测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线； （2）用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。
三、基本原理光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。
电压光谱响应度()λV ℜ定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为()()()λλλP V V =ℜ （1－1）而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示()()()λλλP I i =ℜ （1－2） 式中， P (λ)为波长为λ时的入射光功率；V (λ)为光电探测器在入射光功率P (λ)作用下的输出信号电压；I (λ)则为输出用电流表示的输出信号电流。
为简写起见，()λV ℜ和()λi ℜ均可以用()λℜ表示。
但在具体计算时应区分()λV ℜ和()λi ℜ，显然，二者具有不同的单位。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V (λ)。
然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P (λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。
即使用一个光谱响应度为()λfℜ的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。
光电二极管对光强变化的响应研究
光电二极管对光强变化的响应研究随着科技的不断发展，光电子器件在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
其中，光电二极管作为一种常见的光电子器件，广泛应用于通信、显示、医疗、安全和能源等领域。
光电二极管的响应特性对其有效应用至关重要。
本文将对光电二极管对光强变化的响应进行探讨和研究。
光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件。
当光照射到光电二极管中的p-n结时，光子能量被转移给电子，使其与价带中的电子发生复合并产生电流。
光电二极管的特性主要由p-n结的电子井和电荷井决定。
p-n结的导电性取决于光电二极管受到的光照强度。
光电二极管的响应时间是一个重要指标，它衡量了光电二极管在接收到光信号后多快能够产生相应的电流响应。
响应时间受到光电二极管内复合速率和电子井大小的影响。
复合速度越快，响应时间越短；而电子井越大，响应时间也相应变长。
因此，在设计和制造光电二极管时，需要在光电二极管的结构和特性上进行权衡，使其具有较快的响应时间和较高的光电转换效率。
除了响应时间外，光电二极管的动态范围也是一个重要的参数。
动态范围是指光电二极管能够响应的最大和最小光强之间的差异。
在低光强条件下，光电二极管能够提供较高的信号噪声比和灵敏度，而在高光强条件下，光电二极管要经受住光电转换过程中的饱和效应。
因此，为了实现较大的动态范围，通常需要使用光电二极管结构和材料来优化其光电转换效率和响应特性。
此外，光电二极管的波长响应特性也值得关注。
不同波长的光源会在光电二极管中产生不同的电流响应。
通过研究光电二极管在不同波长下的响应特性，可以确定其适用于不同应用场景的波长范围。
多通道光电二极管的设计可用于同时检测多个波长的光信号，提高光电二极管在多光源环境下的应用效果。
另外，光电二极管的温度响应也是一个需要重视的问题。
温度对光电二极管的电性能有很大影响，会导致光电二极管的光响应、均匀性和稳定性变化。
因此，在工程设计中，需要对光电二极管的温度稳定性和补偿方法进行研究，以提高光电二极管的性能稳定性和准确性。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.响应时间的测量及原理应用：响应时间是光电二极管从接收到光信号到输出电流达到稳定状态所需的时间。
测量方法主要有脉冲法、步跳法和正弦法等。
脉冲法是通过给光电二极管加一个短脉冲光源，测量输出电流的上升时间和下降时间来确定响应时间。
步跳法是在连续光源作用下，逐步提高或降低光照强度，测量输出电流变化的时间来确定响应时间。
正弦法是通过给光电二极管加一个正弦光源，测量输出电流波形来确定响应时间。
响应时间的测量和研究可以用于优化光电二极管的响应速度，对于高速光通信和光测量等领域有重要应用。
2.光电流的测量及原理应用：光电流是光电二极管接收到光信号后产生的电流，可以通过电流表或电压表来测量。
测量时需要将光电二极管连接到电流表或电压表上，并将光源照射到光电二极管上。
光电流的大小和光源强度呈正比关系。
光电流的测量和研究可以用于光敏元件的特性评估和应用，比如光电转换器、光电探测器、光电放大器等。
3.光谱响应的测量及原理应用：光谱响应是指光电二极管在不同波长的光照下的响应情况。
测量光谱响应可以使用光谱仪或滤光片。
通过调节光源的波长和光强，测量光电二极管输出电流的变化，可以得到光谱响应曲线。
光谱响应的测量和研究可以用于分析光电二极管的光谱特性，优化光电二极管在不同波长范围内的应用，比如光通信、光谱分析等。
4.光敏度的测量及原理应用：光敏度是指光电二极管在单位光功率照射下产生的电流或电压。
光敏度的测量可以通过测量光电流和光功率来计算得到。
测量时，将光电二极管连接到电流表或电压表上，然后将光源照射到光电二极管上，测量输出电流和光功率，通过计算可以得到光敏度。
光敏度的测量和研究可以用于评估光电二极管的敏感程度和应用范围，比如光电转换器、光电探测器等。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用是了解和评价光电二极管性能的重要手段，对于光电器件的研究和应用具有重要意义。
通过测量和研究光电二极管的响应时间、光电流、光谱响应和光敏度等参数，可以优化光电二极管的性能和应用范围，推动光电技术的发展。
光电二极管的光谱响应特性如何测量
光电二极管的光谱响应特性如何测量在光电子领域，光电二极管是一种非常重要的光电器件，其光谱响应特性的测量对于评估器件性能、优化系统设计以及理解光与物质的相互作用等方面都具有至关重要的意义。
那么，如何准确地测量光电二极管的光谱响应特性呢？首先，我们需要了解一下什么是光电二极管的光谱响应特性。
简单来说，光谱响应特性描述的是光电二极管对不同波长光的响应能力。
也就是说，对于给定波长的光，光电二极管能够产生多大的光电流，这个关系就是光谱响应特性。
要测量光电二极管的光谱响应特性，我们通常需要以下几个关键的设备和步骤：第一步，准备光源。
光源应该能够提供覆盖所需测量波长范围的光。
常见的光源有氘灯、钨灯、汞灯等。
这些光源的特点各不相同，氘灯在紫外区域有较强的输出，钨灯则在可见光到近红外区域表现较好，而汞灯能提供特定波长的离散谱线，用于校准测量系统。
第二步，搭建光路。
光路的设计要确保光源发出的光能够均匀地照射到光电二极管上。
在光路中，可能需要使用透镜来聚焦或准直光线，使用滤光片来选择特定波长的光，以及使用光阑来控制光的强度和光斑大小。
第三步，选择合适的测量仪器。
用于测量光电二极管光电流的仪器通常是高精度的电流表或者锁相放大器。
电流表能够直接测量电流，但在测量微弱电流时可能会受到噪声的影响。
锁相放大器则通过与参考信号进行相关处理，可以有效地提取出被噪声淹没的微弱信号，提高测量的精度和灵敏度。
第四步，进行校准。
在测量之前，需要对测量系统进行校准，以确保测量结果的准确性。
校准可以使用已知光谱响应特性的标准探测器，或者通过测量已知光功率的光源来完成。
接下来，就可以开始实际的测量了。
测量时，逐步改变入射光的波长，同时记录对应的光电流值。
为了获得准确的结果，每个波长点都需要进行多次测量，并取平均值。
在测量过程中，还需要注意一些影响测量结果的因素。
例如，温度会对光电二极管的性能产生影响，因此要确保测量环境的温度稳定。
此外，光电二极管的表面状态、偏置电压等也可能会影响测量结果，需要在测量中进行适当的控制和优化。
光电二极管的响应时间测试
光电二极管的响应时间测试光电二极管是一种重要的光电转换器件，广泛应用于光电测量、通信、传感等领域。
而光电二极管的响应时间是评价其性能的重要指标之一。
本文将探讨光电二极管的响应时间测试方法及其影响因素。
一、光电二极管的响应时间概述光电二极管的响应时间是指其从接收到光信号到输出电流达到稳定值所需的时间。
一般来说，响应时间越短，光电二极管的快速响应能力越强。
二、光电二极管响应时间的测试方法1. 直流测试法直流测试法是最常用的光电二极管响应时间测试方法之一。
该方法通过给光电二极管施加一个恒定的直流偏置电压，然后在光源照射下测量光电二极管的输出电流。
通过观察输出电流的变化曲线，可以得到光电二极管的响应时间。
2. 脉冲测试法脉冲测试法是另一种常用的光电二极管响应时间测试方法。
该方法通过给光电二极管施加一个脉冲光源，然后测量其输出电流的变化。
通过分析输出电流的上升时间和下降时间，可以得到光电二极管的响应时间。
三、影响光电二极管响应时间的因素1. 光强度光强度是影响光电二极管响应时间的重要因素之一。
当光强度较低时，光电二极管的响应时间会延长；而当光强度较高时，光电二极管的响应时间会缩短。
2. 温度温度也是影响光电二极管响应时间的因素之一。
一般来说，光电二极管的响应时间随温度的升高而延长。
因此，在进行响应时间测试时，需要对光电二极管进行恒温控制，以减小温度对测试结果的影响。
3. 光电二极管结构和材料光电二极管的结构和材料也会对其响应时间产生影响。
不同结构和材料的光电二极管具有不同的载流子迁移速度和载流子寿命，从而影响其响应时间。
四、光电二极管响应时间测试的意义光电二极管的响应时间测试对于评估其性能和应用具有重要意义。
准确的响应时间测试结果可以帮助工程师选择合适的光电二极管，以满足特定应用的需求。
此外，响应时间测试还可以用于光电二极管的质量控制和故障分析。
五、结语光电二极管的响应时间是评价其性能的重要指标之一。
通过直流测试法和脉冲测试法可以对光电二极管的响应时间进行测量。
大恒实验产品-3光电器件与检测系列实验
大恒实验产品-3光电器件与检测系列实验3-1 GCS-GDTC 光电探测器特性测量实验光电探测器是光电系统的核心组成部分，其性能直接影响着光电系统的性能。
因此，无论是设计还是使用光电系统，深入了解光电探测器的性能参数都是很重要的。
本实验研究光电二极管、热释电探测器、光敏电阻三种常用探测器的频率响应与时间响应特性。
主要实验内容如下:(1) 深入理解光电探测器的响应度、光谱响应等概念(2) 光电二极管光谱响应测量实验(3) 了解热释电探测器和硅光电二极管的原理和使用方法。
(4) 了解光电探测器的响应度与信号光的调制频率的关系。
(5) 脉冲响应法测量光电二极管的响应时间。
(6) 幅频响应法测量光敏电阻的响应时间。
(7) 偏置电压与负载电阻对光电二极管响应时间的影响。
3-2 GCS-LD/LED-I/II LD/LED 参数测量综合实验实验通过从LD/LED的光学特性（发射光谱、发射角、发散角）、电学特性（P-I特性和V-I 特性）、热学特性（温度对阈值电流和输出照度的影响）和色度学特性（发光体的单色性及颜色分布）5大特性进行描述，并通过对其工作原理的讲解，让学生对LD/LED有一个清晰认识。
主要实验内容如下：1.发光二极管光谱特性的研2.发光二极管响应时间的测试3.发光二极管发光亮度与电流关系4.LED发光法向光强及其角分布5.LED/LD光谱分析和色坐标测试实验（GCS-LED/LD-II可完成）3-3 GCS- BZG 光电倍增管特性及微弱光信号探测实验光电倍增管是基于外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件。
它利用二次电子发射使逸出的光电子倍增，获得远高于光电管的灵敏度，可以测量微弱的光信号。
主要实验内容如下：1.熟悉光电倍增管的基本构成和工作原理，掌握光电倍增管参数的测量方法2.学习光电倍增管输出信号的检测和变换处理方法3.验证光电倍增管的光照灵敏度4.测量光电倍增管在无光照射情况下的暗电流5.作出光电倍增管工作的光电特性曲线6.作出光电倍增管工作的伏安特性曲线7.作出光电倍增管在不同直接负载和I/V变换下的关系曲线8.了解光电倍增管在脉冲光时，经过运算放大器输出的电压波形变化3-4 GCS- RTC 热探测器参数测量实验热探测器是基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。
光电探测器光谱响应度和响应时间的测量(刘1)_百度文库解析
光电探测器光谱响应度的测量光谱响应度是光电探测器的基本性能之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。
通常热探测器的光谱响应比较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。
一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接受到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。
典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1－1所示。
一、实验目的（1）加深对光谱响应概念的理解；（2）掌握光谱响应的测试方法；（3）熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。
二、实验内容（1）用热释电探测器测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线；（2）用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。
三、基本原理光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。
电压光谱响应度定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为（1－1）而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示（1－2）式中，P(λ为波长为λ时的入射光功率；V(λ为光电探测器在入射光功率P(λ作用下的输出信号电压；I(λ则为输出用电流表示的输出信号电流。
为简写起见，和均可以用表示。
但在具体计算时应区分和，显然，二者具有不同的单位。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V(λ。
然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P(λ需要利用参考探测器（基准探测器）。
即使用一个光谱响应度为的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。
由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号）可得单色辐射功率，再通过（1－1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。
本实验采用图1－2所示的实验装置。
用单色仪对钨丝灯辐射进行分光，得到单色光功率P(λ。
光电二极管特性与灵敏度的研究与实验
光电二极管特性与灵敏度的研究与实验在现代科技发展的背景下，光电二极管作为一种重要的光电转换器件，被广泛应用于光通信、光电子技术、光电测量等领域。
本文将对光电二极管的特性与灵敏度进行研究与实验，探索其在光电器件中的重要作用。
首先我们需要了解光电二极管的基本特性。
光电二极管是一种可以将光信号转换为电信号的器件。
当光线照射到光电二极管的P-N结上，产生的光电效应会引起电子和空穴的发射，从而形成电流。
其基本特性包括响应速度、光谱响应范围以及灵敏度等方面。
为了研究光电二极管的特性，我们可以进行一系列的实验。
首先，可以用光源照射光电二极管，利用示波器观察到的电压信号来测量其响应速度。
通过改变照射光源的频率，我们可以得到光电二极管的响应速度随频率变化的曲线。
从实验结果中可以看出，光电二极管的响应速度随着光源频率的增加而逐渐减小，这是因为高频光的光子能量较大，使得光电二极管的电子和空穴更容易产生，从而响应速度下降。
接下来，我们可以通过改变照射光源的波长，来研究光电二极管的光谱响应范围。
光谱响应范围指的是光电二极管对不同波长的光的响应能力。
通过测量不同波长下光电二极管的输出电流，我们可以得到光电二极管的光谱响应曲线。
从实验结果中可以看出，光电二极管对不同波长的光的响应程度是不同的，其光谱响应范围通常集中在特定的波长区间。
这是由于光电二极管的材料和结构决定的，不同的材料和结构会导致其对光的波长有不同的选择性。
在研究光电二极管的特性时，我们还需要了解其灵敏度。
光电二极管的灵敏度指的是其对光强度变化的敏感程度。
通过实验，我们可以利用光源的强度来改变照射光电二极管的光强度，然后测量其输出电流的变化情况。
通过得到的数据，我们可以绘制出光电二极管的灵敏度曲线。
实验结果显示，光电二极管的灵敏度随着光强度的增加而增加，但是当光强度超过一定阈值时，灵敏度开始饱和。
这是因为在光强度较低时，光电二极管的电子和空穴发射速率相对较低，导致灵敏度有限；而在光强度较高时，光子能量大，电子和空穴易于产生，使灵敏度增加，但是当光子能量更高时，光电二极管饱和，不再增加。
滨松硅光电二极管 光谱响应
滨松硅光电二极管光谱响应全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：滨松硅光电二极管是一种常用的光电探测器，广泛应用于光学测量、光谱分析等领域。
其优良的性能和稳定的表现使其成为许多科研和工业领域的首选器件之一。
在光电二极管中，光谱响应是一个重要的指标，它描述了光电二极管在不同波长光照射下的响应情况，是评价其性能的重要指标之一。
滨松硅光电二极管的光谱响应与其材料和结构有关。
硅是一种常见的半导体材料，具有较高的光电转换效率和稳定性。
硅光电二极管通常采用PN结构，当光照射到PN结上时，光子被硅材料吸收，并激发出电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场的作用下被分离，形成电流，从而实现光电转换。
光谱响应是描述硅光电二极管在不同波长光照射下的响应情况。
硅光电二极管的光谱响应范围通常在200nm至1100nm之间，涵盖了可见光、红外线等大部分光谱范围。
在不同波长的光照射下，硅光电二极管的响应强度和曲线形状会有所不同，这是由于硅材料的吸收特性和能带结构的影响。
在实际应用中，硅光电二极管的光谱响应是一个非常重要的参数。
通过对其光谱响应的测试和分析，可以确定其在不同波长下的响应情况，为光谱分析、光学检测等应用提供必要的数据支持。
对光谱响应的研究还可以优化硅光电二极管的设计和制造工艺，提高其灵敏度和响应速度。
除了硅光电二极管，滨松公司还生产其他类型的光电二极管，如InGaAs光电二极管、PbS光电二极管等，它们具有更广泛的光谱响应范围和更高的灵敏度。
这些光电二极管在红外线、紫外线等不同波长范围内均有良好的性能表现，适用于不同领域的光学测量和光谱分析。
第二篇示例：滨松硅光电二极管是一种广泛应用于光电传感器和光谱仪器等领域的高性能元件。
其光谱响应特性是指在不同波长的光照射下，二极管产生的电流或电压的变化情况。
这种响应特性是光电二极管在光谱分析、光电测量等应用中非常重要的性能指标之一。
我们来了解一下滨松硅光电二极管的结构和工作原理。
si光电二极管808nm响应度
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光电二极管光响应解析与光谱测量理论分析
光电二极管光响应解析与光谱测量理论分析光电二极管是一种常见的半导体光电转换器件，广泛应用于光电检测、通信、显示等领域。
在使用光电二极管进行光电检测时，了解其光响应特性和光谱测量原理是非常重要的。
光响应解析是指光电二极管对光信号的响应能力和特性进行解析和分析的过程。
光响应特性是指光电二极管在光照条件下的电流特性，即光电二极管的响应速度和灵敏度。
光响应速度指光电二极管从接收到光信号开始产生感应电流到达平稳值所需的时间，灵敏度则是指光电二极管对不同波长的光的敏感程度。
光响应的实验方法是通过控制不同波长和强度的光源照射光电二极管，并测量其输出电流，以获得光电二极管对不同光源的响应。
光电二极管的光响应特性与其内部半导体材料的能带结构和材料的电学特性有关。
而在实际测量中，还需要考虑到光电二极管的工作温度、接收区域尺寸等因素对光响应的影响。
光谱测量理论是指通过测量光电二极管接收到的光信号的强度和波长，来分析光源的光谱成分的理论方法。
光谱测量是一种在光学领域非常重要的分析技术，可以用于研究光源的成分、测量光源的亮度、颜色和色温等。
光谱测量的原理是利用光电二极管对不同波长的光的敏感程度不同的特性，通过测量光电二极管的输出电流的大小，可以推断光源的光谱成分。
在光谱测量中，常用的方法有单色仪法和光栅法。
单色仪法是通过使用具有单一波长的光源和窄缝口对光进行滤波，然后测量光电二极管对该波长的光的响应，从而得到光的强度和波长的关系。
而光栅法则是利用光栅的光衍射原理将光分散成不同波长的光谱线，并使用光电二极管进行光谱的测量。
在实际的光谱测量中，还需要考虑到光电二极管的线性度、分辨率、动态范围等指标对测量结果的影响。
同时，光电二极管在测量过程中还可能受到其他因素的影响，如光源的稳定性、环境温度等。
针对这些影响因素，可以通过校准和调整仪器来保证测量结果的准确性。
综上所述，光电二极管的光响应解析和光谱测量理论分析是对光电二极管的性能和应用进行研究和分析的重要内容。
光电二极管对光强变化响应的研究
光电二极管对光强变化响应的研究光电二极管（Photodiode）是一种将光信号转化为电信号的光电转换器件，它在各个领域都有着广泛的应用。
然而，对光强变化的响应特性一直是光电二极管研究的热点之一。
本文将从原理、实验研究以及未来发展三个方面来探讨光电二极管对光强变化响应的研究。
光电二极管的原理是利用半导体材料的能带结构和PN结的特性来实现光电转换。
在光照射下，光子通过材料吸收产生电子与空穴，在PN结的作用下形成一个电场，使得电子和空穴分别向两端移动，从而产生电流。
这就是光电二极管的基本工作原理。
在实际应用中，光强的变化往往是不可避免的。
为了研究光电二极管对光强变化的响应，研究者们进行了大量实验研究。
其中一项重要的研究成果是引入电源电压对光电二极管的影响。
实验结果表明，随着电源电压的增加，光电二极管的响应速度和灵敏度都会增加，但是电源电压过高也会导致噪声增加和线性范围缩小的问题。
因此，在实际应用中，需要根据具体的需求来选择适当的电源电压。
此外，光电二极管的响应速度也是影响其对光强变化响应的一个重要因素。
研究者们通过改变材料的结构和工艺来提高光电二极管的响应速度。
例如，引入浅化工艺和减小电极间距等方法都能够有效地提高光电二极管的响应速度。
同时，研究者们还从器件级和电路级两个方面对光电二极管的响应速度进行了优化，进一步提高了光电二极管对光强变化的响应性能。
光电二极管对光强变化的响应研究在未来仍然具有广阔的发展空间。
首先，随着纳米技术的不断进步，可以制备出尺寸更小、灵敏度更高的光电二极管。
其次，借助人工智能和机器学习等技术，可以对光电二极管的响应特性进行更精确的模拟和预测，进一步优化器件设计和应用。
此外，光电二极管在光通信、光电子学、环境检测等领域中的应用也将不断拓展，对于光强变化的响应特性提出了更高的要求。
综上所述，光电二极管对光强变化的响应研究是一个重要的课题。
通过对原理的深入理解和实验研究的不断推进，我们可以更好地了解光电二极管的响应特性，并且通过优化器件设计和应用来提高其对光强变化的响应能力。
光电二极管的光谱响应特性研究
光电二极管的光谱响应特性研究光电二极管是一种常见的光电转换器件，广泛应用于光电测量、光通讯和光谱分析等领域。
其主要原理是利用半导体材料的光电效应，将光能转化为电信号。
在实际应用中，了解光电二极管的光谱响应特性对于准确测量和分析光信号具有重要意义。
光电二极管的光谱响应特性指的是在不同波长光照射下，光电二极管对光信号的响应情况。
通过研究光电二极管的光谱响应特性，可以了解其在不同波段的响应度，从而有助于选择合适的光源和进行精确的光学测量。
一般来说，光电二极管的光谱响应特性与其所使用的半导体材料密切相关。
不同材料的带隙结构和禁带宽度决定了光电二极管对不同波长光的吸收能力。
例如，硅材料的带隙能量约为1.1电子伏特，其光谱响应范围主要在可见光和近红外区域。
而锗材料的带隙能量约为0.7电子伏特，其光谱响应范围可以延伸到红外区域。
除了材料本身的差异，光电二极管的结构和工艺也会对其光谱响应特性产生影响。
例如，光电二极管的沟道宽度和响应时间常常与其材料厚度和电极布局有关。
较宽的沟道宽度和较长的响应时间可能导致光电二极管对高频率光信号的响应度下降。
为了研究光电二极管的光谱响应特性，有多种测量方法和测试设备可供选择。
最常见的方法之一是使用光谱仪测量光电二极管的光谱响应曲线。
光谱仪可按照不同波长发射单色光，通过测量光电二极管的输出电流来获得其光谱响应曲线。
通过分析光谱响应曲线，可以确定光电二极管的光谱响应范围、峰值和相对响应度等参数。
此外，还可以利用锁相放大器来研究光电二极管的光谱响应特性。
锁相放大器可以通过调制光源的频率，在光电二极管的输出信号中提取出光源频率对应的响应信号，从而实现对光电二极管的精确测量。
通过改变锁相放大器的频率，可以得到光电二极管在不同频段的响应情况，进一步了解其光谱响应特性。
总之，光电二极管的光谱响应特性研究对于光学测量和光谱分析具有重要意义。
通过了解光电二极管在不同波长光照射下的响应情况，可以选择合适的光源和测量方法，从而提高测量和分析的准确性。
光电二极管的光谱响应与检测极限
光电二极管的光谱响应与检测极限近年来，随着科技的飞速发展，光电二极管作为一种重要的光电转换器件被广泛应用于各个领域。
它的工作原理就是利用光电效应，将光信号转换为电信号。
而光电二极管的光谱响应和检测极限则成为评价其性能的重要指标。
光电二极管的光谱响应是指它对不同波长的光信号的响应程度。
一般来说，光电二极管的光谱响应范围是相对较窄的，通常只能在可见光范围内进行工作。
这是因为光电二极管通常由硅或锗等材料制成，而这些材料的带隙较窄，只能吸收可见光范围内的光能。
对于外界的红外光或紫外光等超出其光谱响应范围的信号，光电二极管的响应能力就相对较弱了。
然而，尽管光电二极管的光谱响应范围有所限制，但在可见光范围内，其响应速度却非常快。
光电二极管的工作原理是当光照射到其PN结上时，光子的能量将被转化为电子的动能，使得少数载流子产生。
这些载流子会在外加偏压的作用下被迅速集成，形成电流信号输出。
因此，相比其他光电器件，光电二极管具有较高的响应速度和较低的噪声。
除了光谱响应外，光电二极管的检测极限也是衡量其性能的一个重要指标。
检测极限是指光电二极管能够检测到的最低光信号强度。
光电二极管的检测极限与其背景噪声密切相关。
背景噪声主要包括电子噪声、光热噪声和光电流噪声等。
其中，电子噪声和光热噪声是常见的噪声来源。
电子噪声是由于光电二极管自身内部的电子运动引起的噪声。
在低频区域，电子噪声是主要的噪声来源，它与光电二极管的温度密切相关。
光热噪声则是由于光能被吸收后，转化为热能而产生的噪声。
光热噪声与光电二极管的结构、材料、温度等因素有关。
在光电二极管的设计中，减小背景噪声是提高检测极限的关键。
一方面，可以通过降低光电二极管本身的噪声源，例如采用低噪声放大器、降低载流子浓度等方法来减小电子噪声。
另一方面，可以采用散热技术，包括优化光电二极管的结构、制冷装置等来减小光热噪声。
除了背景噪声的控制之外，提高光电二极管的量子效率也是提高检测极限的一种方法。
光电二极管的调研报告
光电二极管的调研报告光电二极管的调研报告一、引言光电二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电流或电压信号的光电器件。
它由PN结组成，当光照射到PN结时，通过内部光电效应，产生载流子，从而形成光电流。
光电二极管具有快速响应、高灵敏度、宽波长响应范围和小尺寸等优点，在通信、光电子设备、医学仪器等领域有着广泛的应用。
本报告旨在对光电二极管的性能、应用和存在的问题进行调研和分析。
二、光电二极管的性能1. 快速响应：光电二极管具有很快的响应速度，其响应时间能达到纳秒级别，适用于高速光通信和测量等需要快速响应的应用。
2. 高灵敏度：光电二极管的灵敏度高，能够通过微小的光信号产生较大的电流或电压输出。
这使得光电二极管成为光电转换器中最常用的元件之一。
3. 宽波长响应范围：不同类型的光电二极管具有不同的波长响应范围。
例如，硅光电二极管主要在可见光和近红外光波段工作，而铟砷化镓（InGaAs）光电二极管可用于远红外波段。
4. 低噪声：光电二极管的噪声水平较低，能够提供清晰的信号输出。
这使得光电二极管在高精度测量领域得到广泛应用。
三、光电二极管的应用1. 光通信：光电二极管被广泛应用于光通信系统中，作为光接收器件，接收传输的光信号并将其转换为电信号，从而实现数据的传输和通信。
2. 光测量：光电二极管能够准确测量光信号的强度，因此在光功率计、光谱仪、光度计和光密度测量设备中被广泛使用。
3. 光电控制：光电二极管通过对光信号的检测和转换，可以作为自动控制、光电开关和光控灯等设备的重要反馈元件。
4. 光电医学：光电二极管广泛应用于医学成像、激光治疗和生物传感等领域，如光电测量、光电子内窥镜等。
四、光电二极管存在的问题1. 温度效应：光电二极管在工作过程中容易受到温度的影响，导致输出信号的变化。
因此，在使用光电二极管时需要注意温度的控制和补偿。
2. 暗电流：光电二极管在无光照射时，仍会产生少量的暗电流，这会干扰输出信号的准确性。
基于二极管激光器的光电探测系统响应时间的测量
ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０２０．０３．００８周雪１㊀周娣２㊀张会焱３基于二极管激光器的光电探测系统响应时间的测量摘要光电探测系统在光度测量及光谱检测领域应用广泛，是检测的核心部件．光电探测系统的响应时间反映了该系统能够探测的极限，对其进行准确的测量在实际应用中十分必要．本文展示了一种能够准确测量光电探测系统响应时间的方法，以常用的可调谐二极管激光器（波长为７６３ｎｍ）为光源，采用方波信号调谐光源输出，测量了系统的响应时间．结果显示，示波器内电阻对系统的响应时间存在影响，当电阻为５０Ω时，探测系统的响应时间为４ ５μｓ．降低电阻值，可以进一步缩短响应时间．关键词二极管激光器；光电探测；响应时间中图分类号ＴＭ９２３文献标志码Ａ收稿日期２０２０⁃０１⁃１７资助项目重庆工商大学高层次人才科研启动项目（１９５６０４５）作者简介周雪，女，博士，讲师，研究方向为气体光谱检测技术．ｚｈｏｕｘｕｅｈｉｔ＠１６３．ｃｏｍ１重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，重庆，４０００６７２黑龙江省伊春林业学校，伊春，１５３０００３重庆工商大学国家智能制造服务国际科技合作基地，重庆，４０００６７０ 引言㊀㊀光电探测系统通常包含光源㊁控制器㊁光电探测器及示波器等组成部分．在检测系统中，光电探测器可以将接收到的光信号转换为电流信号，而后经过示波器内部的ＲＣ电路或外接电路将电流信号转换为电压信号进行显示和记录．光电探测系统在光度测量及光谱检测等许多领域有着广泛应用［１⁃４］．随着二极管激光器的迅速发展，以二极管激光器为光源的光电探测系统已广泛应用在各探测领域．然而探测系统中的二极管激光器㊁光电探测器㊁电路等都存在响应时间，因此，光电探测系统对瞬态的控制信号不是即时响应，而是存在一定延迟的，这一延迟的时间通常被称为光电探测系统的响应时间．在连续性测量中，通常响应时间远小于测试时间，可以忽略不计．然而，当采用光电探测系统测量瞬态过程时，则需考虑响应时间的影响，如果待测瞬态过程的时间小于探测系统的响应时间，会导致瞬态过程难以被观测．因此，在瞬态测量中，通常首先估计瞬态过程的时间，与光电探测系统的响应时间进行对比，进而选择能够满足测量要求的探测系统．近年来，随着超快光学㊁动态显示等科技的发展，对光电探测系统的响应时间的要求也越来越高，这也对系统响应时间的测量精度提出了较高的要求［５⁃８］．因此，对光电探测系统的响应时间进行准确的测量十分重要．测量光电探测系统响应时间的基本方法为脉冲响应法，通常以方波信号调制光源．光源输出的光信号会滞后于方波信号，对于信号的下降沿，光强衰减呈ｅ指数形式［９］．因此，可以通过对测量的响应曲线进行ｅ指数拟合获得光电探测系统的响应时间．值得注意的是，由于光电探测系统中的光电探测器对不同波长的光的响应不同，因此，对于同一探测系统，在光源波长不同时，系统的响应时间不同，所以，需要对所需的波长分别进行测量．本文采用脉冲响应法，对以波长７６３ｎｍ的二极管激光器为光源的光电探测系统的响应时间进行了测量，结果显示，示波器内部ＲＣ电路的电阻对系统的响应时间存在较大影响，电阻越小，响应越迅速．当电阻值为１ＭΩ时，探测系统的响应时间为１３０μｓ，而当电阻值为５０Ω时，响应时间为４ ５μｓ．进一步降低电阻值，则系统的响应更迅速．然而由于电阻过小，导致电流信号转化的电压信号也会随之减小，信号的信噪比会下降．因此在测量过程中应对响应时间的信号强度进㊀㊀㊀㊀行综合考量，选择合适的电阻值．１㊀实验原理脉冲响应法测量光电探测系统的响应时间，通常是采用方波信号对激光输出的光信号进行调节．由于系统的响应存在延迟，因此，探测到的信号并不是完美的方波信号，而是在方波上下沿的瞬变时有一定的滞后，利用这一特点，即可对系统的响应时间进行测量．光电系统检测到的方波的上升沿和下降沿的变化满足ｅ指数规律，通常习惯以下降沿进行研究，其光强的衰减规律为Ｉ（λ）＝Ｉ０（λ）ｅｘｐ（－ｔ／τ），（１）其中，Ｉ（λ）为ｔ时刻光源输出的光强，Ｉ０（λ）为零时刻（未衰减时）的输出光强，τ为系统的响应时间．因此，通过对检测到的信号进行ｅ指数拟合即可获得系统的准确的响应时间．２㊀测量装置探测系统的响应时间测量装置如图１所示，二极管激光器的温度和电流由激光控制器进行控制，其中，在电流控制器上加入方波对电流进行调节，使得激光器输出的光强按照方波的形式随时间变化．由激光器输出的激光被光电探测器接收，光信号被转换为电信号，而后由示波器进行显示和记录．实验装置的型号与条件如下：激光器采用垂直腔面发射单模二极管激光器（ＬａｓｅｒＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅＶＣＳＥＬ７６３ｎｍＴＯ４６），其额定输出功率为０ ３ｍＷ，发射激光的中心波长为７６３ｎｍ，随着输入电流与温度的变化，其输出波长可在中心波长附近小范围调谐．温度控制器型号为ＴｈｏｒｌａｂｓＴＥＤ２００Ｃ，ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，本实验中激光器温度控制在２２ ４ħ．电流控制器型号为ＴｈｏｒｌａｂｓＬＤＣ２００，ＶＣＳＥＬＬａｓｅｒＤｉｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，本实验中将激光器注入电流设置为１ ２７ｍＡ．此外，在电流控制器上采用信号发生器加入一偏置的方波信号，信号电压全部为正值，信号幅度为５００ｍＶ，设置了不同的频率值进行测试．光电探测器为Ｔｈｏｒｌａｂｓ公司生产的Ｄ２１０型探测器，示波器为Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ生产的ＤＰＯ５０５４型示波器．３㊀测试结果与分析在测量光电探测系统的响应时间时，控制激光器的方波信号的频率是十分重要的．若系统的响应图１㊀光电探测系统响应时间的测量实验装置示意图Ｆｉｇ １㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐｆｏｒｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ十分迅速，而方波信号的设置频率较大，则探测到的方波信号比较完美，观察不到探测系统的延迟现象，无法测量响应时间；若系统的响应时间较长，而设置的方波信号频率过快，则探测到的信号无法到达平衡位置，响应时间同样无法测量．因此，选择合适的防波频率十分重要．此外，光电探测器将光信号转换为电流信号，再经过电阻后变为电压信号进行测量．因此，示波器内部的ＲＣ电路的电阻值会对测量的系统响应时间产生直接影响，电阻值越大，信号越大，但系统的响应时间也越长，反之，电阻越小，系统响应更迅速，但探测到的信号值较小，信噪比差．在具体的实验中，应根据实际需要合理取舍，选择合适的探测条件．本文分别测试了较大和较小的两个电阻值下系统的响应时间，比较电阻对系统响应时间的影响，展示了系统响应时间测量的方法．３ １㊀示波器内ＲＣ电路电阻值为１ＭΩ时系统的响应时间㊀㊀首先，测量了示波器内ＲＣ电路电阻值较大时系统的响应时间，电阻值设置为１ＭΩ．图２给出了不同的方波频率下探测系统的响应曲线．可以看出，当方波的频率为１ｋＨｚ时，上升沿和下降沿均未到达平衡位置，说明系统的响应时间较长，该频率过大．当方波的频率为２００Ｈｚ时，能清楚地看到方波信号在上升沿和下降沿的延迟现象，且整个周期内，达到平衡位置的时间约为响应滞后时间的４ ５倍，为最佳的拟合频率，因此，我们采用频率为２００Ｈｚ时的响应曲线进行拟合．如图３所示，对下降沿进行ｅ指数拟合，拟合公式如图中所示，拟合结果表明，当示波器内ＲＣ电路电阻值为１ＭΩ时，系统的响应时间为１３０μｓ．图３中右上角插图给出的是下降沿曲线纵坐标取ｌｎ的２１３周雪，等．基于二极管激光器的光电探测系统响应时间的测量．ＺＨＯＵＸｕｅ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｏｄｅｌａｓｅｒ．图２㊀示波器电阻为１ＭΩ时不同方波频率下探测系统的响应曲线Ｆｉｇ ２㊀Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｉｔｈ１ＭΩｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ图３㊀示波器电阻为１ＭΩ时系统响应曲线下降沿的拟合结果Ｆｉｇ ３㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｆｏｒｆａｌｌｉｎｇｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈ１ＭΩｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ结果，由于下降沿按ｅ指数衰减，其纵坐标取ｌｎ后曲线应为线性变化规律．由图３可见，插图中数据的前段较好地符合线性规律，说明其为ｅ指数形式，而后段由于信号强度逐渐减小，信噪比逐渐增大，导致插图中后端数据呈发散状．通过对线性区间进行拟合，可得其斜率及时间常数τ，结果与ｅ指数拟合结果相符．３ ２㊀示波器内ＲＣ电路电阻值为５０Ω时系统的响应时间㊀㊀同样，测量了示波器内ＲＣ电路电阻为５０Ω时不同频率下探测系统的响应曲线，如图４所示．可以看出，相比于电阻较大时的情况，电阻减小图４㊀示波器电阻为５０Ω时不同方波频率下探测系统的响应曲线Ｆｉｇ ４㊀Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｉｔｈ５０Ωｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ后，探测系统的响应时间明显减小，然而，信号的信噪比也明显下降，图４中不同频率的响应曲线测量结果都出现了不同程度的毛刺现象，尤其是信号的瞬态变化位置．在实际测量时，信噪比过差会对结果产生不利影响，因此，通常要重点考虑信噪比．这里，重点观察电阻对系统响应时间的影响，因此，不考虑信噪比的问题．此外，对于探测系统的响应曲线来说，光电的转换效率主要由光电探测器决定，光的接收率与环境㊁接收角㊁探测器窗口等多种因素有关，因此，响应曲线的纵坐标只是相对强度，改变探测器的接收位置㊁角度均会对曲线强度产生影响．由图４可知，１０ｋＨｚ的方波频率下系统的响应曲线是最佳拟合曲线，我们对该曲线进行拟合，拟合结果如图５所示．从拟合结果可以看出，当示波器内部ＲＣ电路的电阻为５０Ω时，探测系统的响应时间约为４ ５μｓ，相较于电阻值为１ＭΩ时的测量结果，探测系统的响应时间大大缩短了．由此可见，降低电路电阻值，可以直接缩短系统的响应时间．然而这一结果是以牺牲信噪比为代价的，而实际测量中，信噪比对结果的影响也至关重要，因此，需要综合考虑．４㊀结束语本文针对光电探测系统的响应时间问题，展示了采用脉冲响应法准确测量探测系统响应时间的方法．在测量过程中，比较了示波器内ＲＣ电路电阻对探测系统响应时间的影响，分别对不同的电阻下的系统响应时间进行了测量．测量结果表明，降低电阻值可以明显缩短系统的响应时间，然而信号的信噪３１３学报（自然科学版），２０２０，１２（３）：３１１⁃３１５ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，１２（３）：３１１⁃３１５图５㊀示波器电阻为５０Ω时系统响应曲线下降沿的拟合结果Ｆｉｇ ５㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｆｏｒｆａｌｌｉｎｇｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈ５０Ωｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ比会受到影响．因此，在实际测量中，需要综合考虑响应时间与信噪比的影响，选取合适的测量条件．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀裴世鑫，崔芬萍，宋标，等．基于腔增强吸收光谱技术的气体探测研究［Ｊ］．南京信息工程大学学报（自然科学版），２００９，１（３）：１９３⁃１９８ＰＥＩＳｈｉｘｉｎ，ＣＵＩＦｅｎｐｉｎｇ，ＳＯＮＧＢｉａｏ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｖｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２００９，１（３）：１９３⁃１９８［２］㊀武魁军，何微微，于光保，等．分子滤光红外成像技术及其在光电探测中的应用［Ｊ］．红外与激光工程，２０１９，４８（４）：２２⁃３０ＷＵＫｕｉｊｕｎ，ＨＥＷｅｉｗｅｉ，ＹＵＧｕａｎｇｂａｏ，ｅｔａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｆｉｌｔｅｒｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４８（４）：２２⁃３０［３］㊀孙德贝，李志刚，李福田．用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置［Ｊ］．中国光学，２０１９，１２（２）：２９４⁃３０１ＳＵＮＤｅｂｅｉ，ＬＩＺｈｉｇａｎｇ，ＬＩＦｕｔｉａｎ．Ｌｉｎｅａｒｉｔｙｔｅｓｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｓｏｌａｒｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＯｐｔｉｃｓ，２０１９，１２（２）：２９４⁃３０１［４］㊀郑晟，王中晔，徐磊．光电探测信息在防空导弹武器系统中的应用研究［Ｊ］．航天控制，２０１９，３７（２）：１５⁃１８ＺＨＥＮＧＳｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｏｎｇｙｅ，ＸＵＬｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｍｉｓｓｉｌｅｗｅａｐｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒｏｌ，２０１９，３７（２）：１５⁃１８［５］㊀罗琦，王伟，陆振宇，等．多旋翼无人机群自主探测大气边界层气象要素的模式分析［Ｊ］．南京信息工程大学学报（自然科学版），２０１４，６（２）：１２１⁃１２８ＬＵＯＱｉ，ＷＡＮＧＷｅｉ，ＬＵＺｈｅｎｙｕ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏ⁃ｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｂｙｍｕｌｔｉ⁃ｒｏｔｏｒＵＡＶｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａ⁃ｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１４，６（２）：１２１⁃１２８［６］㊀韩强盛，张保洲，卢利根，等．快速光电探测系统响应时间精密测量装置［Ｊ］．照明工程学报，２０１５，２６（２）：１⁃５ＨＡＮＱｉａｎｇｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＢａｏｚｈｏｕ，ＬＵＬｉｇｅｎ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，２６（２）：１⁃５［７］㊀温宏愿，刘小军，张朋．光电信息探测方法的改进研究［Ｊ］．激光杂志，２０１８，３９（１２）：２３⁃２７．ＷＥＮＨｏｎｇｙｕａｎ，ＬＩＵＸｉａｏｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＰｅｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＬａｓｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０１８，３９（１２）：２３⁃２７［８］㊀时成文，隋强强，石碧艳．一种新型光电设备响应时间与探测概率自动测试系统［Ｊ］．光电技术应用，２００８，２３（１）：３８⁃４１ＳＨＩＣｈｅｎｇｗｅｎ，ＳＵＩＱｉａｎｇｑｉａｎｇ，ＳＨＩＢｉｙａｎ．Ａｎｅｗａｕｔｏ⁃ｍａｔｉｃｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｏｐｔｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏ⁃ＯｐｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２００８，２３（１）：３８⁃４１［９］㊀邓杨，赵跃进．光电探测器响应时间的测试［Ｊ］．科技创新导报，２０１３，１０（２）：１ＤＥＮＧＹａｎｇ，ＺＨＡＯＹｕｅｊｉｎ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ，２０１３，１０（２）：１ＲｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｏｄｅｌａｓｅｒＺＨＯＵＸｕｅ１㊀ＺＨＯＵＤｉ２㊀ＺＨＡＮＧＨｕｉｙａｎ３１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０００６７２ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＹｉｃｈｕｎＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｈｏｏｌ，Ｙｉｃｈｕｎ㊀１５３０００３ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＢａｓｅｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０００６７Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆａｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｈｏｔｏ⁃ｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｆａｓｔｅｓｔｒｅ⁃４１３周雪，等．基于二极管激光器的光电探测系统响应时间的测量．ＺＨＯＵＸｕｅ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｏｄｅｌａｓｅｒ．ｓｐｏｎｓｅｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ，ａｎａｃｃｕｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒａｐ⁃ｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｓｈｏｗｓａｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｈｅｒｅ，ａｔｕｎａｂｌｅｄｉｏｄｅｌａｓｅｒｗｉｔｈａｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆ７６３ｎｍ，ｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅａｎｄｉｓｔｕｎｅｄｗｉｔｈａｓｑｕａｒｅｗａｖｅ．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｉｓｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｏｓｃｉｌ⁃ｌｏｓｃｏｐｅｃａｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｍｅａｓｕｒｅｄａｓ４ ５μｓｗｈｅｎｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅｉｓ５０Ω．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｃａｎｂｅｓｈｏｒｔｅｎｅｄｉｆｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅｒｅｄｕｃｅｓ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｉｓａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｄｉｏｄｅｌａｓｅｒ；ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅ５１３学报（自然科学版），２０２０，１２（３）：３１１⁃３１５ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，１２（３）：３１１⁃３１５。
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Modern Physics 现代物理, 2020, 10(5), 73-78Published Online September 2020 in Hans. /journal/mphttps:///10.12677/mp.2020.105008硅光电二极管的光谱响应测量及其响应时间研究曾丽娜，李林*，李再金，杨红，李功捷，赵志斌，李志波，乔忠良，曲轶，刘国军海南师范大学，物理与电子工程学院，海南省激光技术与光电功能材料重点实验室，海南海口收稿日期：2020年8月11日；录用日期：2020年8月27日；发布日期：2020年9月3日摘要在气流和温度稳定，卤素灯照明为背景光的环境下，当硅光电二极管未达到最大响应时测量了硅光电二极管对入射光波长为400 nm至1050 nm的光谱响应。
分析了硅光电二极管的光谱响应的影响条件和硅光电二极管的光谱响应规律。
在测光电路中采用不同的负载电阻和偏置电压测试硅光电二极管的响应时间，解释了硅光电二极管的物理特性。
关键词硅光电二极管，光谱响应，时间响应Study on Measurement of Spectral Response and Response Time of Silicon PhotodiodesLina Zeng, Lin Li*, Zaijin Li, Hong Yang, Gongjie Li, Zhibin Zhao, Zhibo Li, Zhongliang Qiao, Yi Qu, Guojun LiuKey Laboratory of Laser Technology and Optoelectronic Functional Materials of Hainan Province, College of Physics and Electronic Engineering, Hainan Normal University, Haikou HainanReceived: Aug. 11th, 2020; accepted: Aug. 27th, 2020; published: Sep. 3rd, 2020AbstractThe spectral response of Silicon photodiodes with incident light wavelengths of 400 nm to 1050 nm is measured when Silicon photodiodes do not reach maximum response in the background *通讯作者。
曾丽娜 等light with no external light, steady air flow and temperature, and halogen lighting. The influence of the relevant conditions on the spectral response of Silicon photodiodes and the laws of the spec-tral response of Silicon photodiodes are analyzed. The response time of Silicon photodiodes is measured by different resistance and bias voltages during the light measuring, and the physical characteristics of Silicon photodiodes are explained. KeywordsSilicon Photodiode, Spectral Response, Response TimeCopyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言硅光电二极管主要应用于光纤通信和计算机信息传输两个领域，例如：探测和光通信等，具有量子噪声低、响应快、使用方便等优点，广泛应用于多种光电器件[1] [2] [3]。
光纤通信技术的主要作用就是把发送端要传送的信息变成电信号，调制成光信号通过光纤传送，最后在接收端把光信号变成电信号接收。
硅光电二极管起到光电信号转换的作用，扮演着信号转换的重要角色。
光电二极管的基本特性包括灵敏度、光谱响应度、响应时间、噪声等[4] [5]，其中光谱响应度，表征的是光电二极管对不同波长入射辐射的响应，在一定程度上决定了光电二极管的光谱使用范围。
当光源发光，光线由入射狭缝照射到离轴抛物镜上，通过离轴抛物镜光线平行照射到衍射光栅上，衍射光栅会把接受到的光分散为单色光，并反射回离轴抛物镜上。
然后单色光从离轴抛物镜上反射到反射镜中，最后，单色光从反射镜中反射到出射狭缝处反射出来。
通过调节衍射光栅的角度，可以获得出射光的不同波长的单色光。
当晶体周围的温度升高，使得晶体的温度也随之升高，晶体原子排列发生变化时，会发生电荷偏移，使得表面产生电荷。
因此热释电探测器对周围的温度要求较高，同时，气流的波动也会引起干扰。
当测量时利用红外辐射热效应，当辐射传送到探测器的探测部位时，就会引起温度上升，从而触发热释电效应。
记录参数数据的变化就可以得出探测器所吸收的红外辐射。
输出信号的强弱取决于温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。
光谱响应度指的是光电探测器对单色光的响应能力[2]。
使用()V R λ来表示电压光谱响应的响应度，假设入射光的波长是λ，并且在这一波长的光功率照射线下，使得光电探测器响应，在检测端口输出电压信号，用公式表示为：()()()v V R P λλλ= (1)如果使用()i R λ来表示电流光谱响应度，在入射光波长为λ的单位入射辐射功率作用下，其响应度可用公式表示为：()()()i I R P λλλ= (2)其中()P λ表示的是波长为λ的光的入射光功率。
()V λ表示的是当入射光功率为()P λ波长为λ的照射曾丽娜 等到探测上时，探测器的输出电压。
()I λ表示的是当入射光功率为()P λ波长为λ的照射到探测上时，探测器的输出电流。
()v R λ和()i R λ表示的都是探测器，故可以使用()R λ来统一表示。
本文在不同环境条件下测试了硅光电二极管的光谱响应。
分析了硅光电二极管的光谱响应的相关条件影响和硅光电二极管的光谱响应规律。
通过改变硅光电二极管在测光电路中的负载电阻和偏置电压测试硅光电二极管的响应时间，解释硅光电二极管的物理特性。
2. 光谱响应装置硅光电二极管的光谱响应测量装置,该装置包括白光光源、光学调制盘，包括选频放大器和调制盘驱动器、准直透镜、平面光栅、可变光阑、可调微透镜、热释电探测器、锁相放大器和计算机。
只需要测出探测器接受波长为λ的光照，所输出电压()V λ或者输出电流()I λ，和光功率()P λ，便可以计算出相应的光谱响应度。
光电探测器在接收到光信号后，会生成电信号输出，输出的电信号会落后于作用在探测器上的光信号，在收到光信号和输出信号之间会相隔一个段时间间隔为响应时间。
图1是硅光电二极管的光谱响应测量装置示意图，1为白光光源，2为光学调制盘，3为第一准直透镜，4为可调离轴抛物镜，5为平面光栅，6为可调微透镜，7为可变光阑，8为第二准直透镜，9为热释电探测器，10为锁相放大器，11为计算机。
通过调节离轴抛物镜，可以使得出射光的波长由长到短的顺序出现。
为降低光谱测量误差，重复测量3~5次，得到平均值。
Figure 1. Schematic of measuring device for spectral response of silicon photodiode图1. 硅光电二极管的光谱响应测量装置示意图3. 光谱响应度分析测量光谱响应度使用光栅单色仪对卤素灯发出的灯光进行分光，使得从单色仪中输出不同波长的单色光。
但是，由于实际光源的辐射功率是与光波长相关的函数，所以不能直接测试结果，只能通过相对测量的方案，这个方案需要利用参考探测器，通过参考探测器来确定输出单色光的光功率()P λ。
相当于使用一个已知光谱响应度为()f R λ的探测器为基准，然后使用同一波长的单色光分别照射待测探测器和基准探测器。
再由基准探测器测得的数据，推出入射单色光的光功率。
已知基准探测器可以测得输出电压为()f V λ，由电压光谱响应度数学计算公式转换可以得到算式：()()()f P V R λλλ= (3)由此可以算出入射光的光功率()P λ。
因为使用的基准探测器为热释电探测器，但是热释电探测器的响应度与波长无关，所以，就可以推计算公式：曾丽娜 等()()f f f V P R K λλ= (4)其中f K 为热释电探测器的总放大倍数，100300f K =×。
f R 为热释电探测器的响应度，在调制盘的调制频率下，900V W f R =。
当两个探测器在同一光功率()P λ的单色光下时，令()b V λ表示硅光电二极管的输出电压，则可以得到相应的硅光二极管的光谱响应度的计算方程为：()()()()()b b f f fV V K R P V R K λλλλλ== (5) 其中，b K 为硅光电探测器的总放大倍数。
150300bK =×。
入射光子的能量、材料的禁带宽度和吸收系数是光谱响应曲线具有波长选择性的主要原因[6] [7]。
我们根据已知的测量数据计算出硅光电二极管的光谱响应度。
探测器对入射光波长950 nm 敏感，影响探测器的响应；同时环境吸收光也会影响探测器的响应。
另外，气流和温度的变化会影响热释电探测器的正常工作。
因此我们在环境亮度小，气流流动小，探测器没有达到完全吸收出射光情况下，选择在两个探测器接受光照下所获得的数据，如图2所示。
两组数据趋势线相同，切换探测器后探测器的受光角度发生了变化，此变化只会引起探测器的整体响应度，并不会影响探测器响应所形成的曲线形状。
实验结果表明，探测器不仅吸收了卤素灯调频出的单色光，同时也吸收了周围的反射光，环境光也影响着探测器光谱响应度。
多组数据的测量结果表明，入射光波长在550 nm 到900 nm 之间，探测器响应都比较稳定，尽管强度在一定范围内出现波动，但曲线的整体趋势是一致的。