新型光电探测器及其填充系数的确定
光电探测器综述(PD)讲解
光电探测器综述摘要：近年来，围绕着光电系统开展了各种关键技术研究，以实现具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的光电探测器（Photodetector）及光电集成电路（OEIC）已成为新的重大挑战。
尤其是具有高响应速度，高量子效率和低暗电流的高性能光电探测器，不仅是光通信技术发展的需要，也是实现硅基光电集成的需要，具有很高的研究价值。
本文综述了近十年来光电探测器在不同特性方向的研究进展及未来几年的发展方向，对其的结构、相关工艺和制造的研究具有很重要的现实意义。
关键词：光电探测器，Si ,CMOSAbstrac t: In recent years, around the photoelectric system to carry out the study of all kinds of key technologies, in order to realize high integration, highperformance, low power consumption and low cost of photoelectricdetector (Photodetector) and optoelectronic integrated circuit (OEIC) hasbecome a major new challenge. Especially high response speed ，highquantum efficiency, and low dark current high-performance photodetector,is not only the needs for development of optical communication technology,but also realize the needs for silicon-based optoelectronic integrated,has thevery high research value.This paper reviews the development of differentcharacteristics and results of photodetector for the past decade, and discusses thephotodetector development direction in the next few years,the study of highperformance photoelectric detector, the structure, and related technology,manufacturing, has very important practical significance.Key Word: photodetector, Si ,CMOS一、光电探测器1.1概念光电探测器在光通信系统中实现将光转变成电的作用，这主要是基于半导体材料的光生伏特效应，所谓的光生伏特效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。
光电探测器 标准
光电探测器标准
光电探测器的标准通常包括以下几个方面：
响应度：光电探测器产生光电流与入射光功率之比，单位通常为A/W。
响应度与量子效率的大小有关，为量子效率的外在体现。
量子效率：描述光电探测器将光子转换为电子的能力。
暗电流和噪声：在没有光入射的情况下，探测器存在的漏电流被定义为暗电流。
其大小影响着光接收机的灵敏度大小，是探测器的主要指标之一。
等效噪声功率（NEP）：代表光电探测器的噪声水平。
跨阻增益：单位有的是V/A，有的是V/W，意思是输出电压信号幅度除以输入光电流或者光功率。
带宽：带宽是衡量光电探测器响应速度的指标。
输出信号幅度：在高频的光电探测器有的会做限幅处理，只有两三百毫伏，这将影响动态范围。
探测功率过大可能会导致探测器饱和无法探测到真实值，甚至烧坏探测器。
光纤接口还是自由空间光，两种类型的光敏面相差很大。
电源供电，双电源还是单电源。
这些标准因不同的光电探测器和应用而有所不同，选择适合的探测器需要考虑这些因素以达到最佳性能。
一种新型光电感烟与电子差定温组合探测器的设计探讨
一种新型光电感烟与电子差定温组合探测器的设计探讨摘要:本文阐述了分布智能型火灾报警系统中的一种新型光电感烟与电子式差定温组合探测器的技术特点、工作原理、设计方法和实际应用状况,该组合探测器极大地提高了火灾自动报警系统早期预报的可靠性,降低了误报率及成本,具有良好发展前景的新型火灾探测器.关键词:组合探测器感温式感烟式频率底座火灾是人类面临的最大威胁之一,火灾探测对防御火灾具有举足轻重的作用。
准确地探测火灾的发生,其中一个关键问题是合理地选用探测器及其适用场所.一般建筑物中最常用的是感温式和感烟式探测器.感烟式探测器能够在短时间内作出反应,早期发出火灾报警信号,而感温探测器,则要在较长时间内才能作出反应.当火灾达到火焰燃烧阶段时,温度急剧升高,差温探测器响应;而燃烧不断扩大,温度不断升高,使环境温度达到某一定值时,定温探测器才能响应,发出火灾报警信号.因此,对于同一种可燃物,在燃烧状态相同的条件下,感烟探测器比感温探测器能够更早地响应,但感温探测器的报警准确性高,误报率低.目前在一般建筑物中常常既装有感烟式又装有感温式探测器,造成成本及长线数量的成倍增加.为了较好地解决这一矛盾,我在这里介绍一种新型组合探测器的原理机.它的特点是:同时具有对烟及温度的探测功能;同时利用感烟及感温探测器响应时间上的特点,增加了逻辑判断电路,发送预报警和报警两种相关的频率信号,达到了提高报警可靠性及降低成本的目的.1设计方案介绍我们已经对光电感烟探测器与电子式差定温探测器作过深入地研究,用这两种探测器作为感烟与感温探测器的代表构成组合探测器.1.1结构设计光电感烟探测器的外形结构如图1所示.在探测器的外壳上有很多条形孔作为烟的入口,探测器内有烟道、装有光学器件的检测室及电子线路板.电子式差定温探测器的结构如图2所示.它由二个具有同样负阻特性的热敏电阻R1、R4与电子线路板组成.R1紧靠在探测器的金属内下壁,并有一块8型金属片固定,在金属外壳与金属片之间填充了硅导热胶,R4放在电路板和金属外壳之间.因它们所放的位置不同,故它们具有不同响应的温度时间常数.图1光电感烟探测器外形图图2电子式差定温探测器结构图组合探测器是将感烟与感温探头装在一个探头壳体中,如图3所示,感烟部分采用了原光电感烟的烟道与电路,感温部分按参考文献[1]的方法,根据新壳体的大小来确定热敏电阻R1、R4及电子线路中各个元器件的大小,R1感受的是环境温度.塑料板用胶粘或其它方法固定在塑料外壳上,金属壳与塑料板固定,组成一个外壳完整的探测器.该探头输出两种信号:只是感烟电路反应,输出预报警信号;经过一定时间,感温电路动作,输出正式报警信号,见图4所示图3组合探测器结构图图4探头电路方框图1.2底座设计感烟与感温共用一个底座电路,该底座输出频率信号进行远距离传输,最后送给控制器,故简称频率底座.参考文献[2]所提供的频率底座的原理方框图如图5所示.图5频率底座原理方框图频率底座有三种工作状态:1)正常巡检状态:正常巡检时,探测器的输出呈高阻状态.通电后电子开关K2闭合,K1、K3断开,发光二极管LED不亮.定时器、编码器、驱动器的电源未接通,因而不工作.2)火灾报警状态:探测器输出由高阻变低阻状态.K1迅速闭合,接通定时器、编码器、输出驱动器的电源.编码器按地址编码开关设置的系数输出相应的频率,经驱动器驱动,由长线传输送入控制器,LED发强红光.3)发光维持状态:定时器定时时间到,发出一个正脉冲,使K3闭合,K1、K2断开.定时器、编码器、输出驱动器电源被切断,停止工作,频率信号消失,LED发光强度减弱,底座地的电位下降,允许并联的其它底座工作.整机复位,LED灯灭.组合探测器底座设计原则是尽量保留了原底座的主体方案,只是增加了一组同原电路相同的开关组K′1、K′2、K3和一套逻辑电路,共用原电路中的定时器、编码器及输出驱动器.其原理框图如图6所示.图6底座电路原理方框图其工作原理如下:1)正常巡检状态:烟探头和温探头输出均呈高阻状态.通电后,K2(K′2)闭合,K1(K′1)、K3(K′3)断开,定时器、编码器、逻辑电路、输出驱动器不工作,LED 灯不亮.2)预报警状态:火灾初期有烟雾产生,感烟电路动作,感烟探头输出呈低阻状态,K1、K2闭合,K3断开,编码器、驱动器、逻辑电路的电源通过K1接通后开始工作.与此同时定时器也通过K4接通工作.此时,由于逻辑电路中的2选1模拟开关控制端C为“1”,定时器电路中振荡器输出频率f0通过逻辑电路后为f0/2,输入给编码器.LED发强红光,表示有预报警信号.当定时器定时时间T1(人为设定的预报警信号保持时间)到,K1、K2断开,K3闭合,LED发光强度减弱,编码器、逻辑电路、驱动器电源被切断,停止工作,频率信号消失,底座地的电位下降,允许感温电路和其它并联的探测器继续工作,而定时器由于K4还闭合,继续工作.3)正式报警状态:在定时器定时时间T2(人为设定的正式p4)发光维持状态:当定时T2时间到,K′1、K′2、K′4断开,K′3闭合,B点电位上升,定时器、编码器、驱动器及逻辑电路的电源被切断,只有LED继续发弱光,底座地的电位降低,允许其它探测器报警.整机复位,LED灯灭.2结语综上所述,光电感烟与电子式差定温组合探测器不仅共用了电源,合用了一个地址编码底座,实现了与控制器之间的二线制联接及频率的远距离传输,更重要的是它将感烟和感温信号按燃烧学原理分时传送给控制器,由控制器进一步进行分析判断后发出火灾报警信号,因而大大地提高了火灾自动报警系统的可靠性,降低了误报率.所以,该组合探测器的研究不仅有一定的理论水平,而且具有很高的实用价值.参考文献[1]吕俊芳,刘莹.电子式差定温探测器的研究.中国航空科技文献,HJB921123,1992.[2]吕俊芳.火灾自动报警系统中信号远距离传输的几种方案.计测技术,1990,(5).。
光电探测器原理
光电探测器功能及应用表征光电探测器性能参数主要有：量子效率、响应度、频率响应、噪声和探测度等。
其中量子效率和响应度表征了光电探测器将入射光转换成光电流本领的大小，频率响应表征了光电探测器工作速度的快慢，噪声和探测度表征了光电探测器所能探测到最小的入射光能量。
一、有关响应方面的性能参数1. 响应率（Responsivity）RV或RI表征探测器将入射光信号转换成电信号的能力电流的响应率RI：探测器将入射光信号转换成电流信号Ie的能力。
电压响应率RV：探测器将入射光信号转换成电压信号Ve的能力。
2.单色灵敏度Rλ --- 波长为l的单色辐射源单色灵敏度：输出的光电流iλ与波长为λ的入射到探测器的单色辐射光通量Pλ（或照度）之比3.积分灵敏度--- 复色辐射源表示探测器对连续入射光辐射的反应灵敏程度4. 响应时间描述光电器件对入射辐射响应快慢的参数5. 频率响应度二、有关噪声方面的参数1、信噪比信噪比是判定噪声大小通常使用的参数。
它是在负载电阻RL上产生的信号功率与噪声功率之比，（S――Signal N――Noise）2. 噪声等效功率（NEP）3. 探测率与比探测率三、其它参数1. 量子效率描述光电转换器件光电转换能力的一个重要参数2.线性度线性度是描述光电探测器输出信号与输入信号保持线性关系的程度。
工作参数为了提高传输效率并且无畸变地变换光电信号，就要使相互连接的各器件都处于最佳的工作状态，所以光电探测器要与被测信号、光学系统以及后续的电子线路在特性和工作参数上相匹配。
1、灵敏度（或称响应度）灵敏度RV （或RI ）的定义为：探测器输出电压VS（或输出电流IS）与输入光功率P之比。
由于灵敏度与入射光波长关系密切。
入射波长不同，探测器的灵敏度也不同，所以一般还须给出灵敏度的光谱响应特性。
在光谱响应特性曲线中，探测器的光谱响应范围是峰值灵敏度下降一半时的波长范围。
但对具体器件的光谱响应范围的定义可能不同，例如对光电倍增管的定义为下降到峰值灵敏度的1% 或0.1%的波长范围。
光电探测器开关比参数
光电探测器开关比参数一、什么是光电探测器的开关比参数？光电探测器的开关比参数是指在光照条件下，光电探测器输出信号的比值。
它通常用来衡量光电探测器在光照条件变化时的灵敏度和稳定性。
开关比参数越大，代表光电探测器的性能越好。
二、开关比参数的影响因素1. 光电探测器的材料：不同材料具有不同的光电特性，因此会对开关比参数产生影响。
例如，硅材料的光电探测器在可见光范围内具有较高的开关比参数。
2. 光电探测器的结构：光电探测器的结构也会对开关比参数产生影响。
例如，PN结构的光电探测器具有较高的开关比参数，而PIN 结构的光电探测器则具有较低的开关比参数。
3. 光电探测器的工作温度：光电探测器的工作温度也会对开关比参数产生影响。
一般来说，光电探测器在较低的工作温度下具有较高的开关比参数。
三、开关比参数的应用领域光电探测器的开关比参数在许多领域都有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 光通信：光电探测器的开关比参数决定了其在光通信系统中的灵敏度和传输速率。
高开关比参数的光电探测器可以实现高速率的光通信传输。
2. 光电子学：光电探测器的开关比参数对光电子学设备的性能有着重要影响。
例如，在激光器中，光电探测器的开关比参数决定了激光器的输出功率和稳定性。
3. 光谱分析：光电探测器的开关比参数可以用于光谱分析。
通过测量光电探测器在不同波长下的开关比参数，可以获得光谱信息，用于材料分析和光学测量等领域。
四、如何提高光电探测器的开关比参数？1. 优化材料选择：选择具有较高光电特性的材料，如硅材料，可以提高光电探测器的开关比参数。
2. 优化结构设计：合理设计光电探测器的结构，如选择PN结构或APD结构，可以提高开关比参数。
3. 控制工作温度：通过控制光电探测器的工作温度，可以影响其开关比参数。
一般来说，较低的工作温度有助于提高开关比参数。
光电探测器的开关比参数并不能完全代表其性能。
开关比参数只是衡量光电探测器在光照条件下的灵敏度和稳定性的一个指标，还需要考虑其他因素，如响应时间、线性度和噪声等。
信息光学中的光电探测器的参数测试方法
信息光学中的光电探测器的参数测试方法信息光学是一门研究光的传输、处理和存储等信息相关问题的学科，而光电探测器则是信息光学研究中的重要组成部分。
光电探测器广泛应用于通信、光学成像、遥感等领域，准确测试光电探测器的参数对于技术的发展和性能的提升至关重要。
本文将介绍几种常用的光电探测器参数测试方法。
第一部分：响应时间测试方法光电探测器的响应时间是指探测器从光照射到电信号输出的时间间隔。
测量响应时间的方法有多种，其中一种常用的方法是脉冲法。
该方法首先利用激光器发出一个脉冲光信号，然后通过光学元件将脉冲光信号引入光电探测器中。
在探测器中照射后，电信号输出到示波器，利用示波器显示的波形可以得到响应时间的大小。
第二部分：量子效率测试方法量子效率是指光电探测器将入射光子转化为电子的效率，通常用百分比表示。
量子效率的测试方法多种多样，其中一种常用的方法是相对法。
该方法以已知参数准确测得的光源作为标准样本，将待测的光电探测器与标准样本分别放置于相同的测试环境中，通过比较两者的输出信号强度，可以计算出量子效率。
第三部分：暗电流测试方法暗电流是指在没有光照射时，光电探测器产生的非热噪声电流。
为了准确测试暗电流，可以使用恒压源法。
该方法将恒压源与待测光电探测器相连，通过调节恒压源的电压，使得光电探测器在没有光照射时，输出电流为零。
此时测量的恒压源的输出电流就是待测光电探测器的暗电流。
第四部分：线性度测试方法线性度是指光电探测器在一定输入光功率范围内输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
线性度的测试方法一般采用光谱辐射计法。
该方法通过使用稳定的白光源和光谱辐射计，测量光电探测器在不同光功率下的输出信号，并生成输出光功率与输入光功率之间的关系曲线，从而判断线性度的好坏。
第五部分：噪声测试方法光电探测器的噪声包括暗噪声和光电转换过程产生的其它噪声。
测试噪声的方法有多种，其中一种常用的方法是功率谱密度法。
该方法使用频谱分析仪，将光电探测器的输出电信号进行频谱分析，得到噪声功率谱密度，进而评估噪声水平。
CCD探测器及平板探测器
CCD探测器CCD探测器产品特点1) 反射式单CCD，大面阵设计像素矩阵4K×4K，1700万像素，极限空间分辨率可达到4.6lp/mm。
2) 17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。
3) CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致，使用成本大幅降低。
主要技术参数有效视野：17英寸x17英寸/ 17英寸x14英寸像素填充系数：100%像素矩阵：4kx4k，3kx3k像素尺寸：108um /140um电源要求：220V AC 10A 50Hz一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。
CCD的最基本单元MOS电容器是构成CCD的最基本单元是，它是金属—氧化物—半导体（MOS）器件中结构最为简单的。
CCD原理：1、信号电荷的产生：CCD工作过程的第一步是电荷的产生。
CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。
2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。
3、信号电荷的传输（耦合）：CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。
图示为CCD成像区的一小部分（几个像素）。
图像区中这个图案是重复的。
4、信号电荷的检测：CCD工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。
输出类型主要有以下三种：；1）电流输出；2）浮置栅放大器输出；3）浮置扩散放大器输出。
测量过程由复位开始，复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。
电荷输送到相加阱。
此时，V out 是参考电平。
在这个期间，外部电路测量参考电平。
二、CCD的基本原理1、CCD的工作过程示意图2、基本原理（1）CCD的MOS结构CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列,其构造如图39所示。
光电侦察系统分辨能力研究分析
光电侦察系统分辨能力研究分析袁涛;陈建发;潘枝峰;王合龙【摘要】分析了影响光电侦察系统分辨能力的基本链路要素,给出了一种通用性能预测模型的建立方法,建立了红外光电侦察设备分辨能力计算模型,并以最小可分辨温差(MRTD)作为最终评价指标.用一个具体实例进行了数值仿真计算,说明了模型的适用性.【期刊名称】《电光与控制》【年(卷),期】2019(026)006【总页数】5页(P85-88,91)【关键词】光电侦察系统;分辨能力;MRTD【作者】袁涛;陈建发;潘枝峰;王合龙【作者单位】海装驻武汉地区军事代表局,武汉 430060;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000【正文语种】中文【中图分类】TN2160 引言光电侦察系统，通过利用光电传感器发现、识别、确认、监视、跟踪并定位目标，获取战场信息，具有高分辨率成像、昼夜侦察、快速获取敌方情报等特点，是提供战场支援和夺取信息优势的重要手段。
机载光电侦察系统最具代表性的为美国雷神公司研制的综合传感器套件(Integrated Sensor Suite，ISS)，红外传感器瞬时视场可达11.4 μrad[1]。
随着光电侦察系统对分辨能力需求的不断提高，设计之初对系统的评估预测显得越来越重要，这关系到系统的最终性能以及分系统的指标参数，从而直接决定项目研发的规模及成本。
现有的一些通用的预测模型，如FLIR92，NVTherm和NVThermIP，在噪声、人眼积分滤波等方面做了大量细致的工作，对于通用光电系统具有很强的适用性，但对于“特殊需求”的光电系统开发，尤其项目设计之初牵涉到多个参数的权衡时，设计者往往只能依靠各自建立的预测模型支撑项目开发[2]。
基于此背景，本文首先分析了影响光电侦察设备分辨能力的各个链路，继而给出了部分设计参数的确定方法，并最终结合具体实例对系统分辨能力进行了预测，给出了一种通用性能预测模型的建立方法。
光电探测器性能测试方法研究
光电探测器性能测试方法研究随着科技的不断进步，光电探测器被广泛应用于光学通信、激光雷达、卫星遥感等领域。
因此，对光电探测器的性能进行测试显得尤为重要。
本文旨在探讨光电探测器的性能测试方法。
一、光电探测器性能的参数在进行性能测试时，需要了解光电探测器的相关参数。
常见的参数包括响应度、量子效率、噪声等。
响应度是光电探测器感光能力的指标，可以用来描述光电探测器对于光信号的响应。
响应度的计算公式为：R=I/P其中，R表示响应度，I表示光电流强度，P表示光功率。
量子效率是指光电转化率，即入射光子被探测器吸收并转化为电子的比例。
量子效率的计算公式为：η=hcλ/e其中，η表示量子效率，h表示普朗克恒量，c表示光速，λ表示波长，e表示元电荷。
噪声包括热噪声、暗电流噪声、光电转换噪声等，是光电探测器的一个重要性能指标。
热噪声是指在没有光照射的情况下，自然产生的光电流，其大小与环境温度有关。
暗电流噪声是指在没有光照射的情况下，光电探测器本身产生的光电流。
光电转换噪声是指光电探测器接收光信号后产生的电声转换噪声。
二、性能测试方法1.响应度测试方法光电探测器响应度测试需要使用光源发出一定功率和波长的光，过程中记录下相应的光电流强度，然后通过计算响应度来评估光电探测器的性能。
测试时需要注意光源的功率和光的波长，以确保测试结果的准确性。
2.量子效率测试方法量子效率测试需要使用一个标准光源。
测试时将光源的光线通过单色仪分成不同的波长段，然后通过光电探测器来测试不同波长下光电流的强度，进而计算出不同波长下的量子效率。
测试时需要注意确保光源的光线均匀、稳定，以避免测试结果的误差。
3.噪声测试方法噪声测试需要将光电探测器置于一个黑暗的环境中，然后记录下在没有光照射时的光电流强度，即暗电流强度。
通过计算暗电流强度和噪声系数，来评估光电探测器的噪声性能。
测试时需要注意避免干扰信号的出现，以确保测试结果的准确性。
三、结论本文介绍了光电探测器的常见性能参数以及性能测试方法。
新型高增益硅雪崩光电探测器的研制的开题报告
新型高增益硅雪崩光电探测器的研制的开题报告一、背景在现代通信、遥感、安防等领域的发展中，光电探测技术得到了广泛应用。
而硅雪崩光电探测器是光电探测技术中的一种重要类型，具有高增益、快速响应、高灵敏度等优点。
但是当前的硅雪崩光电探测器存在着一些问题，比如工作温度范围较窄、噪声较高等。
因此，开发一种新型高增益硅雪崩光电探测器是非常有必要的。
二、研究目的和内容本研究的目的是研制一种新型高增益硅雪崩光电探测器，通过深入研究硅雪崩效应机制，采用先进的工艺和材料，提高探测器的增益和性能，拓宽工作温度范围，降低噪声等问题。
具体研究内容包括：1. 硅雪崩效应机制的理论研究和仿真模拟；2. 探测器的结构设计，包括掺杂剂浓度、电场分布、电极布局等方面；3. 新型工艺技术的研发，如表面抛光工艺、特殊修饰工艺等；4. 新型材料的选择和优化，如混合掺杂和点缺陷材料等；5. 探测器性能测试和优化，包括增益、响应速度、探测效率、工作温度范围等方面。
三、研究意义研制高增益硅雪崩光电探测器在理论和实际应用方面具有重要意义。
一方面，通过深入研究硅雪崩效应机制，可以拓展硅雪崩光电探测器的应用范围，提高其性能和稳定性，探索出更多的应用场景。
另一方面，开发新型硅雪崩光电探测器有助于提升我国在光电探测领域的技术水平，增强国家的科技创新能力。
四、研究方法和技术路线本研究将采用理论和实验相结合的方法，深入研究硅雪崩效应机制，设计硅雪崩光电探测器结构，开发新工艺和新材料，测试探测器性能，优化探测器参数，并最终制备出新型高增益硅雪崩光电探测器。
具体技术路线如下：1. 第一阶段，理论研究和仿真模拟。
利用硅材料性质及雪崩效应机制，建立数学模型，通过仿真模拟不同参数下的探测器性能。
2. 第二阶段，结构设计。
根据理论研究和仿真模拟结果，设计硅雪崩光电探测器的结构，包括掺杂剂浓度、电场分布、电极布局等方面。
3. 第三阶段，新型工艺技术的研发。
通过实验调整并优化不同工艺流程，采用特殊修饰工艺，如表面抛光工艺，提高探测器性能。
光电探测器的制备与性能研究
光电探测器的制备与性能研究一、引言光电探测器是指将光信号转化为电信号的一种器件，广泛应用于通信、医疗、军事、航天等领域。
随着科学技术的不断发展，光电探测器的制备和性能研究也不断深入。
本文将介绍光电探测器的制备方法和性能研究进展。
二、光电探测器的制备方法1.硅基光电探测器制备方法硅基光电探测器是应用最广泛的一种光电探测器。
其制备方法主要包括刻蚀、化学气相沉积和光刻技术。
刻蚀工艺是一种用化学酸或碱蚀刻硅片的方法，创造单元器件和金属电极间的联系。
其中，离子束刻蚀是制备高分辨率硅基光电探测器的选择。
化学气相沉积是在气相中沉积多层化合物薄膜的一种方法。
另外还有溅射沉积和金属有机化学气相沉积。
光刻技术主要包括照相、光刻生产和精密光刻等。
其中最常用的是照相法。
2.复合材料光电探测器制备方法复合材料光电探测器是近年来兴起的一种新型光电探测器，制备方法包括化学方法、物理合成法、溶胶凝胶法等。
化学方法主要是将有机物、无机物或其它有机-无机杂化体在溶液中分散，经过不同的反应制备出含有某些光电特性物质的纳米复合材料。
这种方法具有简单、容易控制反应条件等优点。
物理合成法是通过物理方法将单晶、纳米颗粒或其他物质与基质分散制备的材料。
溶胶凝胶法是通过溶胶和凝胶两个步骤合成的方法，具有透明度高、成本低等优点。
三、光电探测器的性能研究光电探测器的性能主要包括响应时间、光灵敏度、谱响应特性和噪声等。
1.响应时间响应时间是指光电探测器从接收到光信号到输出电信号的时间。
响应时间长的光电探测器很难满足高速传输的要求。
因此，响应时间是衡量光电探测器性能的重要指标之一。
目前，响应时间已经达到了纳秒级别。
2.光灵敏度光灵敏度是指光电探测器对光信号的灵敏程度。
目前，光电探测器的光灵敏度已经达到了瓦级别。
3.谱响应特性谱响应特性是指光电探测器对不同波长的光信号的响应情况。
对于不同需求，可以选择不同波长的激光器或光源激活光电探测器。
4.噪声光电探测器的噪声主要来自于电子热噪声和射线噪声等。
光电器件探测率公式
光电器件探测率公式光电器件的探测率是指单位时间内光电器件探测到的信号的数量。
它是衡量光电器件性能优劣的重要参数之一，不仅影响着光电器件的应用范围和探测灵敏度，还直接影响到光电器件的实际应用效果。
光电器件探测率的计算公式如下：探测率 = 探测到的信号数量 / 探测到的光信号总数量。
其中，探测到的信号数量是指光电器件在一定时间内产生的有效信号的数量，而探测到的光信号总数量则是指光电器件在相同时间内接收到的总光信号的数量。
要提高光电器件的探测率，首先需要选择合适的光电器件材料。
目前市面上常见的光电器件材料有硅、锗、铟镓锑等。
这些材料具有不同的能带结构和能带宽度，因此在不同的光谱范围内具有不同的探测率。
在选择光电器件材料时，需要根据实际应用需求和待测光信号的波长范围来进行合理选择。
其次，光电器件的结构设计也是影响探测率的重要因素。
优化光电器件的结构可以提高其探测效率和响应速度。
例如，在太阳能电池中，通过增加光电极表面的纳米结构，可以增加光电器件与光的接触面积，从而提高能量转换效率。
而在光电二极管中，通过减小掺杂区域的宽度和增加载流子迁移率，可以提高其响应速度和探测率。
此外，提高光电器件探测率还需要注意光电器件的工作条件。
光电器件的工作温度和工作电压对其探测率有较大的影响。
一般来说，降低光电器件的工作温度可以减小载流子的热激发损失，提高探测率。
而适当调节工作电压，则可以改变光电器件的等效电阻，进而调节其探测灵敏度和探测率。
综上所述，光电器件探测率是评价光电器件性能的重要指标，其高低直接关系到光电器件的应用效果。
要提高光电器件的探测率，需要合理选择材料、优化结构设计，并注意光电器件的工作条件。
只有不断改进和研究，才能不断提高光电器件的探测率，推动光电技术的发展和应用。
光电成像 填充因子 像元间距求像元尺寸
光电成像填充因子像元间距求像元尺寸1. 光电成像光电成像指的是利用光电转换器件将光信号转化为电信号的过程。
常见的光电成像器件有光电二极管、光电三极管、CCD（电荷耦合器件）等。
光电成像技术在数字摄像、红外探测、医学影像等众多领域有着广泛的应用。
2. 填充因子填充因子是指光电转换器件中有效面积与总面积之比。
在光电二极管和光电三极管中，填充因子可以简单理解为光敏面积与整个器件面积的比值。
填充因子的大小直接影响到器件的灵敏度和响应速度。
3. 像元间距与像元尺寸在数字摄像领域，像元是指成像器件上的一个个微小光敏单元。
像元间距是指相邻两个像元之间的距离，而像元尺寸则是单个像元的大小。
在一个光电成像器件中，像元的尺寸和像元间距有着密切的关系。
较大的像元尺寸可以提高器件的灵敏度和信噪比，但同时也会降低器件的空间分辨率。
而较小的像元尺寸可以提高空间分辨率，但也会降低灵敏度和信噪比。
4. 求像元尺寸的方法要求解像元尺寸，需要知道填充因子和像元间距。
下面介绍一种常见的求解方法：4.1. 计算公式根据填充因子和像元间距的关系，可以使用下面的公式来求解像元尺寸：像元尺寸 = sqrt(填充因子× 像元间距²)4.2. 实例假设一个光电二极管的填充因子为0.8，像元间距为5微米，我们可以通过以上公式来计算像元尺寸：像元尺寸= sqrt(0.8 × (5×10^-6)²) = 3.1623微米因此，该光电二极管的像元尺寸约为3.1623微米。
5. 总结光电成像是一种将光信号转化为电信号的技术。
在数字摄像中，像元是光电成像器件上的微小光敏单元，而填充因子是光敏面积与整个器件面积之比。
通过求解填充因子和像元间距，可以计算得到像元尺寸。
像元尺寸的大小直接影响到器件的灵敏度、空间分辨率和信噪比等参数。
在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的填充因子和像元间距，以及相应的像元尺寸，以达到最佳的成像效果和性能。
光电探测器的性能参数
5．频率响应
●光电探测器的响应随入射辐射的调制频率而 变化的特性称为频率响应。
二 有关噪声方面的参数
从响应度的定义来看，好象只要有光辐射存在，不管 它的功率如何小，都可探测出来。 无法肯定是否有辐射入射在探测器上。这并不是探测 器不好引起的，而是它所固有的“噪声”引起的。
●当入射功率很低时，输出只是些杂乱无章的变化信号，
2．等效噪声输入(ENI)功率
●定义：探测器在特定带宽内(1Hz)产生的均方
根信号电流恰好等于均方根噪声电流值时辐射 源的输入通量， 此时，其他参数，如频率温度等应加以规定。
●这个参数是在确定光电探测器件的探测极限
(以输入通量为瓦或流明表示)时使用。
3．噪声等效功率(NEP)
（最小可探测功率Pmin）
●如果对这些随时间起伏的电压(流)按时间取平均值，
则平均值等于零。
●但这些值的均方根不等于零，
这个均方根电压(流)称为探测器的噪声电压(流)。
1．信噪比(S／N)
判定噪声大小通常使用信噪比这个参数。
●在负载电阻RL上产生的信号功率与噪声功率之比，
2 S IS IS 若用分贝(dB)表示，则为： ( N )dB 10lg I 2 20lg I N N
4．响应时间
●响应时间是描述光电探测器对入
射辐射响应快慢的一个参数。即 当入射辐射到光电探测器后或入 射辐射遮断后．光电探测器的输 出上升到稳定值或下降到照射前 的值所需时间称为响应时间。常 用时间常数τ 的大小来表示。
●当用一个辐射脉冲照射光电探测
器，如果这个脉冲的上升和下降 时间很短，如方被，则光电探测 器的输出由于器件的惰性而有延 迟，把从10％上升到90％峰值处 所需的时间称为探测器的上升时 间，而把从90％下降到10％处所 需的时间称为下降时间。
光电成像 填充因子 像元间距求像元尺寸
光电成像填充因子像元间距求像元尺寸光电成像技术是一种利用光电效应将光信号转化为电信号的技术。
在光电成像中，像元是构成图像的基本单元，而像元的尺寸是决定图像质量的重要因素之一。
像元尺寸的大小直接影响到图像的分辨率和细节表现能力。
那么，如何通过填充因子和像元间距来求取像元尺寸呢？我们来了解一下光电成像中的填充因子。
填充因子是指像元占据感光器件面积的比例，也可以理解为感光器件表面被利用的程度。
填充因子越大，感光器件表面被有效利用的面积就越大，光电转换效率就越高。
在光电成像中，填充因子的大小与像元尺寸有着密切的关系。
像元间距也是影响像元尺寸的重要因素之一。
像元间距是指相邻两个像元之间的距离，它决定了图像的采样密度和分辨率。
像元间距越小，图像的细节表现能力就越好，但相应地，成像器件的制造难度也会增加。
因此，像元间距需要根据实际需求进行合理的选择。
有了填充因子和像元间距的概念，我们就可以来求解像元尺寸了。
像元尺寸可以通过以下公式计算得到：像元尺寸 = 像元间距 × 填充因子通过这个公式，我们可以根据已知的填充因子和像元间距来求取像元尺寸。
例如，如果填充因子为0.8，像元间距为5微米，那么像元尺寸就等于0.8 × 5 = 4微米。
在实际应用中，根据不同的光电成像设备和应用需求，填充因子和像元间距的取值范围会有所不同。
一般来说，填充因子的取值范围在0.5到0.9之间，像元间距的取值范围在1微米到10微米之间。
同时，需要注意的是，填充因子和像元间距的取值应该综合考虑图像质量和成本因素，以达到最佳的成像效果。
光电成像中的像元尺寸是由填充因子和像元间距共同决定的。
填充因子越大，像元尺寸越大，感光器件的利用率越高；而像元间距越小，像元尺寸越小，图像的细节表现能力越好。
通过合理选择填充因子和像元间距，可以得到适合实际需求的像元尺寸，从而提高光电成像技术的图像质量和应用性能。
让我们期待光电成像技术在更多领域的应用，为人类带来更多的便利和创新。
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流和 空穴电流，提 高 了器件的响应灵敏度 ，避免 了大的寄生电容，提 高了信噪 比。
关键词 ：光 电探 测器；Ｃ ＭＯＳ图像传感器；填充 系数 中图分类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标志码 ：Ａ
Ｃｏ ｆｒ ｔｏ ｆ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅｅ ｔ ｒａ ｄ ｉｓｆ ｌ ａ ｔ ｒ ｎ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｗ ｈ ｔ ｄ ｔ ｃｏ ｎ ｌ ｆ ｃ ｏ ｉ ｎ ｔｉ
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光电二极管或者光栅晶体管作为光探测器件ｌ，而 Ｃ Ｓ工艺制作的 Ｐ 川 ＭＯ Ｎ结二极管存在 固有漏 电流 ，使其
噪声大 ，灵敏度低 ；光栅晶体管与 Ｃ Ｄ器件类似 ，都是利用 ＭＯ 结 电容势阱存储光生电荷，只有一种载 Ｃ Ｓ 流子形成光电流 ，并且对蓝光响应差。曾云教授提 出了双极 ＭＯ 场效应晶体管（Ｊ Ｓ Ｅ ）Ｊ Ｓ Ｂ ＭＯ Ｆ Ｔ ，并对其直
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第 ３ 卷第 ７ ４ 期
２０ ０ ７年 ７月
光 电工程
Ｏｐ ｏ Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ — ｌｃ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅ ｒ ｏ ｎ
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文 章编号 ：１ ０ — ０ Ｘ（０ ７０ — ０ ６ ０ ０ ３ ５ １ ２ ０ ）７ ０ ７— ４
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ｒｓｏ ｓ ｐｉ ｚｔ ｎｂｓｄｏ ｅ ｅ ｈ ｔｄｔｃｏ． ｕ ｅｎｒｄｃｄＰ ｎｔ ｎ ｔｅ ｈｔｃ ｒ ｎ ｄ ｐｂ ｅｐ ｎｅ ｔ ａ ｏ ａｅ ｎｔ ｗ ｐ ｏｏ ｅ ｔｒＤ ｅ ｏ ｈ ｔ ｕ ｅ Ｎｊ ｃｉ ，ｈ ｏｏｕｒ ｔｓ ｏ ｍｉ ｉ ｈｎ ｅ ｔｔ ｉ ｏ ｕ ｏ ｐ ｅ ｉｍａ ｅ ｙ ｕ
新型 光 电探测器及其填充系数 的确定
曾 云 ，金 湘亮 ２ ，胡 磊 ，王太宏
（． １ 湖南大学 微 电子研究所 ，湖南 长沙 ４ ０ ８ ；２ １０ ２ ，中国科学 院微 电子研究所 ，北京 １０ ２ ０ ０９） 摘要 ： 细分析 了用于 Ｃ 详 ＭＯＳ图像传感 器的新型半导体 光电器件 的工作原理和光电特性 ，建立解析模 型确定 由其 构成 的像素单元 的填 充系数 ，优化光电响应特性 由于 引入 Ｐ 注入 结，新型 光电器件沟道 电流 同时存在 电子 电 Ｎ
流特性进 行 了详 细分 析 ， 这种 器件 既有 双极性 器件 大输 出 电流和 功率 的特 点 ， 有 ＭＯＳ Ｅ 又 Ｆ Ｔ器件压控 和高
输入阻抗的特点。金湘亮博士将这种器件应用到 Ｃ Ｓ图像传感器中Ｉ ＭＯ 。本文在 ＢＭＯ Ｆ Ｔ的基础上， Ｊ ＳＥ
提出光电双极金属氧化物场效应晶体管 ，由于引入 Ｐ Ｎ注入结 ，沟道 同时存在 电子电流和空穴电流 ，总工 作电流是电子电流和空穴电流之和 ，使工作 电流增加 。因此 ，同样信号电荷对沟道电流进行调制时将引起
ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｅ ｒａ ｅ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｏ ｏ ｄ ｔ ｃｏ ； Ｍ ＯＳ ｉ ｇ ｅ ｓ ｒ ｆＵ ｆ ｃｏ ． ｙｗｏ ｄ ： ｈ ｔ ｅ ｅ ｔ ｒ Ｃ ｍａ ｅｓ ｎ ｏ ； ｉ ａ ｔ ｒ
引 言
随 着超大规 模集 成 电路和微 细加 工技 术的发展 ，Ｃ ＭＯＳ图像传 感 器近 年来 发展 十分 迅速 ，并且 已经应 用到许 多领域 ¨ Ｊ 。但在 某些性 能参 数（ 如噪声 ） ，Ｃ 上 ＭＯＳ图像传 感器还 稍逊 于 Ｃ Ｄ 图像传 感器 ，影 响 了 Ｃ 其进军高 端应用 领域 的进 程 ，其 中一 个关 键的 因素是 光 电探测器 的选用 。 有 Ｃ 现 ＭＯＳ图像传感 器主要 采用
ＺＥＮＧ ｎ ， Ｊ Ｎ ａ ｇ １ ｎ ＨＵ ｉ ， Ｗ ＡＮＧ ａ － ｏ ｇ Ｙｕ Ｉ Ｘｉ ｎ ．ｉ ｇ ， ａ Ｌｅ Ｔ ｉ ｎ ｈ
（ ．ｎｔｕｅｏＭｉ ｏ ｌ ｔ ｎｃ， ｎ ｎＵ ｉｅｓｙ Ｃ ａ ｇｈ １０ ２ Ｃ ｉａ １Ｉｓｉ ｔ ｆ ｃ ｅ ｃｒ ｉ Ｈｕ ａ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎｓ ａ ０ ８， ｈｎ ； ｔ ｒ ｅ ｏ ｓ ｔ ４ ２ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｃｏ ｌ ｔ ｎｃ， ｅ ｈｎｓ ｃ ｄｍ Ｓ ｉ ｃｓＢ ｉｎ ０ ０ ９ Ｃ ｉａ） ．ｎｔｕｅ ｆＭｉｒｅ ｃ ｏ ｉ ｔ ｉ ｅ ａ ｅ ｙｏ ｃ ｎｅ， ｅ ｉ １０ ２ ， ｈｎ ｔ ｅｒ ｓｈ Ｃ ｅ Ａ ｆ ｅ ｊ ｇ