各类探测器性能比较

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photoconductor
Solar cell(photocell) Photo Diode (APD-Avalanche Photo Diode)
(4)
(SBD-Schottky Barrier Photo Diode) (PEM-photo electromagnetic) (photon drag effective )
的共同特点是一般要在低温下工作(多数在液氮
温度77K下工作)。
三、探测器响应频率比较
各种探测器响应频率特性都是由探测器的工作机
制所决定的,各类探测器的响应时间见表 3.3 ,一般
规律:
热电探测器 (除热释电探测器外 )响应频率最低,一般只能 达几千Hz,其中热电偶响应频率在100Hz范围内; PC探测器响应频率次之,一般在几MHz范围内;
光伏探测器较好;
光电倍增管的光电特性直线性最好。
五、入射光功率范围比较
入射光功率范围是指探测器所能探测到的最低 光功率和最高光功率。一般探测器的入射光功率范 围在10-7W到0.1W量级。
作为特殊情况,在探测极微弱的可见光信号时多采 用光电倍增管,其入射光功率范围在 10-9 ~10-3W内; APD在10-7~10-5W范围内; 探测高能量激光功率时多采用光子牵引探测器和热 电偶。
3.6.1 单元光电探测器性能 及应用比较
(a)
(PE-Photo Emission) (Dynode ) (MCP-Microchannel Plates ) (PC-Photoconductive) (PV-Photo Voltaic ) (PMT-PhotoMultiplier Tube ) (image intensifiers )
光电倍增管属于真空类器件,由于对杂散光、电磁干扰 都十分敏感,同对,器件尺寸大,需要防震、防潮,对 工作环境的要求比较苛刻。
九、价格比较
硅、CdS、CdSe和制作热敏电阻的金属氧化物类 的材料均是比较成熟的材料,应用范围宽,制作 工艺简单,因此价格便宜; 应用于红外波段的各类光子探测器,材料制备困 难,同时需要加红外透镜,价格贵一些: 光电倍增管制作工艺复杂,价格最贵。
八、工作环境及稳定性比较
探测可见光波段的硅光电探测器、CdS,CdSe光敏电阻 以及热电偶对工作环境没有特殊要求,而且体积小,稳 定性比较好,使用方便。 光谱响应在红外波段的光电探测器一般都在低温下工作, 需要致冷装置。 如果对所探测的红外波段信号的灵敏度的要求不是很高 时,一般可采用常温工作的热探测器。
七、探测率D*大小的比较
探测率 D* 包含了探测器噪声特性,因此它是 衡量一个探测器性能的综合性指标。从总体上看: 热电探测器的D*值最低, PC探测器的D*值次之, PV探测器的D*值最高。 由于光电倍增管具有很高的内增益,在紫外和可 见光波段探测微弱光信号方面仍是其它固体探测 器所不能替代的。
PV探测器响应频率比PC探测器高,可达到几百MHz,
PIN管响应频率最高,可达GHz。
四、光电特性比较
光电特性直线性是指当加在光电探测器的偏置电
压、负载电阻等参量不变时,探测器输出电压 (电流 )
值与入射在探测器上的光照度的线性关系。对于光度 测量和辐射度测量来说是一个非常重要的性能指标。 一般地: 光电导探测器的光电特性直线性最差;
六、外加偏置电压比较
除热电偶、光电池、光子牵引探测器以外,大部 分光电探测器都需要外加偏置电压才能形成光电 流(电压);一般偏置电压都在几伏到几十伏范围, 可以由整个光电系统的供电电路统一供电,比较 方便。 光电倍增管的外加直流电压在600~3000v范围; 供电电路必须另外单独提供,给使用这类探测器 带来不便; APD外加直流偏置电压在100~200V,供电电路 也须单独提供。

二、光电探测器的光谱响应范围比较
光电探测器的光谱响应范围主要由制作 器件的材料决定,在前几节对各种器件 的光谱响应范围已作详细介绍,这里可 综合归纳其基本要点:
1.热电探测器的光谱响应范围最宽,从可见光到远 红外波段(0.4~100µ m)都有平坦的光谱响应,它们 的光谱响应范围主要取决于器件的窗口材料,常 用的光学窗口材料有: 一般光学玻璃(300~800nm); 石英玻璃(0.26~3.5µ m); 锗(1.7~23µ m);
(b)
(Bolometer ) Negative Temperature Cຫໍສະໝຸດ Baiduefficient Positive Temperature Coefficient (seebeck effect ) thermocouples & thermopile Pyroelectric sensor
一、典型探测器内阻值比较
KRS—5(碘化铊—溴化铊)(0.5~50µ m)。
2.光子探测器是对波长响应有选择性的探测器。
它们的响应范围由材料自身特性决定。光谱响 应范围在可见光及近红外波段,最重要的材料 有: 硒(350一700nm,λp为570nm)、
硅(400—1100nm,λp为850nm),
光谱响应范围在红外波段的材料很多,但它们
设计光电系统时,首先要考虑前置放大器的设 计,为了获得低噪声前置放大器,必须了解探 测器内阻值,以便根据最佳源电阻匹配原则选 择低噪声放大器,以得到最大的输出信噪比。 一般按探测器内阻高低可分为三类: (1)低阻探测器:内阻低于1000。 (2)中阻探测器:内阻在100Ω 一lMΩ 之间。 (3)高阻探测器:内阻高于1MΩ
3.6 探测器性能比较
3.6.1 单元光电探测器的性能及应用比较 3.6.2 光电成像器件性能及应用比较
为了在设计光电系统选择探测器时综合参考,将 各类光电探测器的性能和应用范围作一简要的比 较; 注意:由于实际工程测量和科学研究所需解决的 问题干差万别,以致对光电系统所需的性能参量 各有侧重。 本节将以光电探测器的一些基本参量对各类探测 器作一比较。
目前面市的许多探测器都配置有前置放大器,作 成一体化,这给用户使用带来方便,但价格要贵 一些。
3.6.2 光电成像器件性能及 应用比较
(自学课本p255~256)
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