半导体光电探测器的原理及其应用
半导体光电探测器的发展与应用
半导体光电探测器的发展与应用半导体光电探测器是一种基于半导体材料和光电效应原理构造而成的器件，可以将光信号转化成电信号。
由于其高灵敏度、高速响应和稳定性等优良特性，被广泛应用于光通信、光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
本文将围绕半导体光电探测器的发展历程、结构及原理、现状和应用等方面展开论述。
一、发展历程半导体光电探测器的发展可以追溯到20世纪20年代，当时光电效应和半导体性质的研究取得了突破性进展。
到了20世纪50年代，半导体光电探测器开始得到广泛的关注和研究。
1960年代出现的PN结光电二极管，成为第一代光电探测器。
1980年代中期，出现了速度较快、灵敏度更高的探测器，如PIN结光电二极管、Avalanche光电探测器等。
1990年代中期以后，半导体光电探测器的研究重点开始向复杂结构和新型材料的探索转移。
目前，半导体光电探测器已经成为了光电信息处理、物理学研究和制造业等领域的重要技术。
二、结构及原理半导体光电探测器的结构基本上都是由多层P型半导体、N型半导体和Intrinsic半导体组成。
其中，P型半导体和N型半导体通过PN结连接。
当光子入射到PN结上时，会激发出电子，从而改变了PN结的电流和电压差。
Intrinsic半导体通常会被用作增加载流子储存的区域。
半导体光电探测器的工作原理是通过光电效应将光子转化成电子，从而改变器件的电学性质。
光电效应是指当光子入射到半导体材料上时，会激发出电子，从而产生电位能差。
当光照射到器件上时，产生的载流子将被探测电路收集。
三、现状目前，半导体光电探测器的技术发展已经较为成熟。
在高速通信领域，APD、PIN-TIA等探测器被广泛应用于数字光纤通信和模拟光纤通信等领域。
在太空探测领域，半导体光电探测器被用于搜集天体的光与辐射等信息。
此外，半导体光电探测器还应用于光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
随着科技的不断进步，半导体光电探测器的应用前景将更广阔。
四、应用半导体光电探测器的广泛应用主要体现在以下几个方面：1.光通信半导体光电探测器在光通信中起着至关重要的作用。
pn结光电探测器工作原理
PN结光电探测器是一种常见的光电转换器件，它利用PN结的光电效应来将光信号转换为电信号。
其工作原理如下：
1. PN结形成：PN结由两种半导体材料（P型和N型）的结合而成。
在PN结的界面处形成一个耗尽区域，其中P型区域富含正电荷（空穴），N型区域富含负电荷（电子）。
2. 光照射：当光照射到PN结上时，光子能量可以激发PN结中的电子-空穴对。
光子的能量要大于材料的带隙能量，才能产生有效的光电效应。
3. 光电效应：被激发的光电子和空穴会分别被电场推动，电子向N 区移动，空穴向P区移动。
这样就在PN结中形成了光生载流子。
4. 电流产生：由于PN结存在内建电场，光生载流子会沿着电场方向分离，形成光电流。
光电流的大小与光照强度有关。
5. 电路输出：光电流通过外部电路引出，可以测量和放大，最终转变为与光照强度成正比的电信号。
总结起来，PN结光电探测器的工作原理是通过光照射激发PN结中的光电子和空穴，在内建电场的作用下形成光生载流子，并产生光电流。
通过测量光电流的大小，可以获得与光照强度相关的电信号。
这使得PN结光电探测器在光通信、光传感等领域具有广泛的应用。
光电探测器的设计与应用
光电探测器的设计与应用光电探测器是光电传感技术的重要组成部分，它可以将光信号转化成电信号，广泛应用于光通信、光电测量、光学成像等领域。
本文将从光电探测器的基本原理、设计方法和应用领域三个方面探讨其技术特点和未来发展趋势。
一、光电探测器的基本原理光电探测器是一种将光信号转化为电信号的器件。
其中，光电流是探测器检测到的信号，它的大小取决于光功率和器件特性。
光电探测器的基本原理是利用半导体材料在光照射下的光电效应产生光电流，从而实现光信号的检测。
在实际应用中，光电探测器常常和光源、光导纤维等光学元件配合使用，完成光通信、光电测量、光学成像等任务。
光电探测器的主要性能指标包括响应速度、响应度、线性度、灵敏度、噪声等。
其中，响应速度是指探测器对光信号快速响应的能力，通常用时间常数来表示；响应度是指探测器对光功率的敏感程度，通常用单位光功率产生的电信号来表示；线性度是指探测器对入射光功率的响应是否呈线性关系，通常用线性度系数来表示；灵敏度是指探测器对入射光功率单位的响应电流，通常用单位光功率产生的电流信号来表示；噪声是指探测器在不存在光信号时输出的电流信号，通常用暗电流来表示。
二、光电探测器的设计方法光电探测器的设计主要涉及到半导体器件制备、光学和电学性能优化等方面。
其中，半导体器件制备是光电探测器设计的关键技术之一。
现代光电探测器主要应用半导体光电二极管和光电晶体管作为探测元件。
在制备过程中，要根据不同半导体材料的特性选择合适的工艺参数，以保证器件性能。
同时，光学和电学性能优化也是光电探测器设计的重要环节。
光学性能包括反射率、折射率、发射率等，可以通过防反射膜、铝化、电镀等技术手段来实现；电学性能包括系数、漏电流等，可以通过器件结构优化、工艺控制等手段来实现。
此外，针对不同的应用场景，光电探测器的设计也有一定的差异。
例如，在光通信中，高响应速度、低噪声、高灵敏度等是优良的性能指标；而在光学成像中，高分辨率、高信噪比、宽动态范围等是关键的指标。
光电探测器原理
光电探测器原理光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的器件，它在光通信、光测量、光学成像等领域有着广泛的应用。
光电探测器的原理是基于光电效应和半导体器件的特性，通过光的照射使半导体器件产生电荷载流子，从而实现光信号到电信号的转换。
本文将介绍光电探测器的工作原理、结构特点及应用领域。
光电探测器的工作原理主要基于光电效应，即当光线照射到半导体材料表面时，光子能量被半导体吸收，激发出电子和空穴对。
在外加电场的作用下，电子和空穴被分离，从而产生电流。
这种光电效应是光电探测器能够将光信号转换为电信号的基础。
另外，光电探测器还利用了半导体器件的PN结构，通过光的照射改变PN结的导电特性，从而实现对光信号的探测和转换。
光电探测器的结构特点主要包括光电转换元件、信号放大电路和输出接口。
光电转换元件是光电探测器的核心部件，它通常采用硅、锗、InGaAs等半导体材料制成，具有高灵敏度和快速响应的特点。
信号放大电路用于放大光电转换元件产生的微弱电信号，以提高信噪比和传输距离。
输出接口将放大后的电信号转换为可用的电压或电流信号，以便接入到其他电子设备中进行信号处理和传输。
光电探测器在光通信、光测量、光学成像等领域有着广泛的应用。
在光通信系统中，光电探测器用于接收光信号并转换为电信号，实现光信号的调制和解调。
在光测量领域，光电探测器可以用于测量光强、光功率和光谱等参数，实现对光信号的精确测量和分析。
在光学成像系统中，光电探测器可以将光信号转换为图像信号，实现对光学图像的采集和处理。
总之，光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的重要器件，它的工作原理基于光电效应和半导体器件的特性，具有灵敏度高、响应速度快的特点。
光电探测器在光通信、光测量、光学成像等领域有着广泛的应用前景，将在未来发挥越来越重要的作用。
半导体光电探测器的原理及其应用
半导体光电探测器之阳早格格创做纲要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的处事本理及其个性，末尾叙述了光电导探测器与光伏探测器的辨别.闭键词汇：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器弁止光电探测器是一种受光器件,具备光电变更功能.光敏器件的种类繁琐,有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN 结型、PIN结型及同量结型的等.由于光电探测器的赞同速度快,体积小,暗电流小,使之正在光纤通讯系统、光纤尝试系统、光纤传感器、光断绝器、彩电光纤传输、电视图象传输、赶快光源的光探测器、微小光旗号的探测、激光测距仪的接支器件、下压电路中的光电丈量及光电互感器、估计机数据传输、光电自动统造及光丈量等圆里得到了广大应用.半导体光电探测器是用半导体资料创造的能接支战探测光辐射的器件.光映照到器件的光敏区时，它便能将光旗号转形成电旗号，是一种光电变更功能的测光元件.它正在国防战工农业死产中有着要害战广大的应用.半导体光电探测器可分为光电导型战光伏型二种.光电导型是指百般半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包罗光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等.本文最先介绍了光电系统的组成，而后分别介绍其处事本理及其个性，末尾将那二类探测器举止比较.一、光电子系统的组成系统又称为收射天线，果为光波是一种电磁波，收射光教系统所起的效率战无线电收射天线所起的效率真足相共.收支进去的光旗号通过传输介量，如大气等，到达接支端.由接支光教系统或者接支天线将光散焦到光电探测器上，光电过少距离传输后会衰减，使接支到的旗号普遍很强，果此需要用前置搁大器将其搁大，而后举止解码，还本成收支端本初的待传递旗号，末尾由末端隐现器隐现出去.图1-1光电子系统图二、半导体探测器的本理1、光电导探测器光电导探测器主假如通过电阳值的变更去检测，以下尔将以光敏电阻为例介绍其处事本理.光敏电阻又称光导管, 它不极性, 杂粹是一个电阻器件, 使用时既可加曲流电压, 也不妨加接流电压.无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小. 当光敏电阻受到一定波少范畴的光照时, 它的阻值（明电阻）慢遽缩小, 电路中电流赶快删大. 普遍期视暗电阻越大越佳, 明电阻越小越佳,此时光敏电阻的敏捷度下. 本量光敏电阻的暗电阻值普遍正在兆欧级, 明电阻正在几千欧以下.它的处事本理图如2-1图当不光照时，Rd=10断路当有光照时，Rd= 导通2、光伏探测器光伏探测器鉴于光照爆收电势好，用测电势好的本理.它分为光电池与光电二极管二种典型，光电池主假如把光能变更为电能的器件，暂时有硒光电池、硅光电池、砷化镓及锗光电池等，但是暂时使用最广的是硅光电池.光电二级管分为P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等.以下尔将分别介绍其处事本理及其个性. 1）P-N结光电二级管2）PIN光电二级管PIN光电二极管又称赶快光电二极管，与普遍的光电二极管相比，它具备不的时间常量，并使光谱赞同范转背少波目标移动，其峰值波少可移至1.04~1.06um而与YAG激光器的收射波少相对于应.它具备敏捷度下的便宜，所以通时常使用于强光检测（线性）.它的结构图如2-3所示，它是由P型半导体战N型半导体之间夹了一层本征半导体形成的.果为本征半导体近似于介量，那便相称于删大了P-N结结电容二个电极之间的距离，使结电容变得很小.其次，P型半导体战N型半导体中耗尽层的宽度是随反背电压减少而加宽的，随着反偏偏压的删大，结电容也要变得很小.由于I层的存留，而P区普遍干得很薄，进射光子只可正在I层内被吸支，而反背偏偏压主要集结正在I区，产死下电场区，I区的光死载流子正在强电场效率下加速疏通，所以载流子渡越时间常量（）减小，进而革新了光电二极管的频次赞同.共时I层的引进加大了耗尽区，展宽了光电变更的灵验处事地区，进而使敏捷度得以普及.3）雪崩光电二级管雪崩光电二级管（APD）是得用光死载流子正在下电场区内的雪崩效力而赢得光电流删益，具备敏捷度下、赞同快等便宜，通时常使用于激光测距、激光雷达、强光检测（非线性）.APD雪崩倍删的历程是：当光电二极管的p-n结加相称大的反背偏偏压时，正在耗尽层内将爆收一个很下的电场，它脚以使正在强电场区漂移的光死载流子赢得充分的动能，通过与晶格本子碰碰将爆收新的电子-空穴对于.新的电子-空穴对于正在强电场效率下，分别背好同的目标疏通，正在疏通历程中又大概与本子碰碰再一次爆收新的电子-空穴对于.如许反复，产死雪崩式的载流子倍减少.那个历程便是APD的处事前提.APD普遍正在略矮于反背北脱电压值的反偏偏压下处事.正在无光照时，p-n结不会爆收雪崩倍删效力.但是结区一朝有光映照，激励出的光死载流子便被临界强电场加速而引导雪崩倍删.若反背偏偏压大于反背打脱电压时，光电流的删益可达（十的六次圆）即爆收“自持雪崩倍删”.由于那时出现的集粒噪声可删大到搁大器的噪声火仄，以以致器件无法使用.4）光电三级管光电三级管与光电二极管比较，光电三级管输出电流较大，普遍正在毫安级，但是光照个性较好，多用于央供输出电流较大的场合.光电三极管有pnp战npn型二种结构，时常使用资料有硅战锗.比圆用硅资料创造的npn型结有3DU型，pnp型有3CU型.采与硅npn型光电三极管，其暗电流比锗光电三极管小，且受温度变更效率小，所以得到位广大应用.底下以3DU型光电三极管为例证明它的结构、处事本理与主要个性.3DU型光电三极管是以p型硅为基极的三极管，如图2-4（a）所示.由图可知，3DU管的结媾战一般晶体管类似，不过正在资料的掺杂情况、结里积的大小战基极引线的树立上战一般晶体管分歧.果为光电三极管要赞同光辐射，受光里即集电结（bc结）里积比普遍晶体管大.其余，它是利用光统造集电极电流的，所以正在基极上既可树立引线举止电统造，也不妨不设，真足共光一统造.它的处事本理是处事时各电极所加的电压与一般晶体管相共，即要包管集电结反偏偏置，收射正偏偏听偏偏置.由于集电结是反偏偏压，正在结区有很强的内修电场，对于3DU管去道，内修电场目标是由c到b的.战光电二极管处事本理相共，如果有光照到集电结上，激励电子-空穴对于，接着那些载流子被内修电场分散，电子流背集电极，空穴流背基极，相称于中界背基极注进一个统造电流Ib=Ip.果为收射打队结是正偏偏置的，空穴则留正在基区，使基极电位降下，收射极便有洪量电子经基极流背集电极，总的集电极电流为Ic=Ip+βIp=(1+β)Ip，式中β为电流删益系数.由此可睹，光电三极管的集电结是光电变更部分.共时集电极、基极、收射极形成一个有搁大效率的晶体管.所以正在本理上不妨把它瞅万里一个由光电二极管与一般晶体管分散而成的拉拢件，如图2-4(b)所示.光电三级管另一个个性是它的明暗电流比要比光电二极管、光电池、光电导探测器大，所以光电三极管是用去做光启闭的理念元件.3．光电导探测器与电伏探测器的辨别1）光电导探测器是均值的，而光伏探测器是结型的.2）光。
半导体光电探测器的发展及应用
典 型结 构是 薄 的光 吸收 区 。然 而 ， 的 薄
器峰 值 响应 波长 为 １６ ｎ ， 最大 值 ０ｍ 半 ０
（ Ｗ ＨＭ ）为 ５ ｍ，波 长 调 整 范 围 为 Ｆ ｎ
ＩＧ Ａ 吸 收 层 的 Ｉ 克 分 子 数 低 于 １ ｎ ｎａｓ ｎ ０ ｍ，暗 电流 为 ２ Ｐ ０ Ａ， 电容为 ２ Ｆ， Ｐ
３ Ｂ带宽 ３ ０ ｄ ０ ＭＨｚ 另外 一种 光 电探 测 。
谐振腔 增 强型 （ ＣＥ Ｒ ）光 电 探 测 器
ｎ Ａｓ 多 量 子 阱 Ｒ Ｅ 肖特 基 光 电探 测器 结 构 的各 外 延 层 ，制 作 了 Ｉ Ｇａ Ｃ
的半 导体 光 电探测 器 。为此 ，发展 了谐 层用分子束外延生长在 Ｇ Ａｓ ａ 衬底上 ， （ ＭＱＷ ）谐 振 腔 增 强 型 光 电 探 测 器 振 腔增 强型 （ Ｅ） 电探 测器 、金属 如 图 １ 示 。谐振 腔 由 Ｇａ ． Ａｓ ＲＣ 光 所 ＡｓＡｌ 分 （ ＣＥ Ｐ Ｒ — Ｄ ｏ测得 这 种光 电探 测器 的峰
维普资讯
ｌ ｅＩ ｓｒ ｍｅ ｔ ｉ ｎ ｔｕ ｎ ｓ ｎ
■信息产业部 电子第 ４ 研 究所 罗家强 ４
半 导体 光 电探 测器 的发展及应 用
Ｔｈ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒＰ ｏ ｏ ｌｃ ｒｃＤｅｅ ｔ ｒ ｅＤｅ ｅｏ ｍ ｎ ｄＡｐ ｌｃ ｔｏ ｆＳ ｍｉ ｏ ｄ ｃ ｏ ｈ ｔ ｅ ｅ ｔｉ ｔｃ ｏ ａ
光电探测器成像原理
光电探测器成像原理光电探测器是一种用于光学成像的设备，通过接收光信号并将其转化为电信号，实现对光的探测和成像。
光电探测器成像原理是基于光的电磁特性和光电转换效应。
光电探测器成像的基本原理是利用光电效应将光信号转化为电信号。
光电效应是指当光照射到光电探测器的光敏材料上时，光子的能量被电子吸收，使电子获得足够的能量跳出原子轨道，产生自由电子和空穴。
自由电子和空穴的移动形成电流和电压信号，最终被检测器接收和处理。
光电探测器的核心部件是光敏元件，其中最常用的是光电二极管（Photodiode）和光电倍增管（Photomultiplier Tube）。
光电二极管是一种半导体器件，其结构类似于普通二极管，但在P-N结附近引入了光敏材料，如硅（Si）或锗（Ge）。
当光子照射到光电二极管上时，光子的能量被光敏材料吸收，产生电子和空穴对。
由于二极管的正向偏置，电子和空穴受到电场的作用而分别向P区和N区移动，形成电流。
通过测量电流的大小可以得到光的强度信息。
光电倍增管是一种高灵敏度的光电探测器，其工作原理是利用光电效应和电子倍增效应。
光电倍增管由光阴极、电子倍增器和阳极组成。
当光子照射到光阴极上时，光电效应使光阴极产生光电子。
这些光电子会经过电子倍增器，其中的电子会不断地与倍增器中的材料相互碰撞，产生更多的电子。
最终，产生的电子会被聚焦到阳极上，形成电流信号。
光电倍增管具有高增益和高灵敏度的特点，适用于低强度光信号的探测和成像。
光电探测器的成像过程是将光信号转化为电信号，并通过电子学系统进行信号处理和图像重构。
光电二极管和光电倍增管在成像应用中具有广泛的应用。
光电二极管成像系统通常使用光电二极管阵列，通过多个光电二极管接收光信号，实现对目标物体的成像。
光电倍增管成像系统通常使用单个光电倍增管，通过调节光阴极的位置和形状，实现对光信号的成像。
光电探测器成像技术在许多领域有着广泛的应用，如光学测量、遥感、医学成像等。
在光学测量中，光电探测器可以实现对光信号的精确测量，用于光强度、光强分布等参数的测量。
光电探测器的应用与发展趋势分析
光电探测器的应用与发展趋势分析随着科技的不断发展，光电探测器在现代科技中的应用越来越广泛。
作为人类探索世界的利器之一，光电探测器在现代科学技术中的地位越来越重要。
本文将从光电探测器的原理和特点开始，进一步探讨其在各个领域的应用和未来发展趋势。
一、光电探测器的原理和特点光电探测器是利用固态物质对光电效应或者电磁波的吸收和电离等现象进行信号检测的器件。
光电探测器的基本原理是通过将光信号转化为电信号，实现对光强度、波长、频率等参数的测量和分析。
其特点在于具有高速度、高精度、高灵敏度、高分辨率等优点。
另外，光电探测器还具有小体积、小功率、高效率、易于集成等特点。
因此，光电探测器已经被广泛应用于光通信、生命科学、环境监测、安防监控、半导体制造等领域。
二、光电探测器在各个领域的应用1. 光通信领域在现代通信技术中，光通信已经成为主流通信方式之一。
光电探测器在光通信领域中作为光接收器的重要组成部分，其主要应用在光传输、光检测、光解调等方面。
其中，高速率、低噪声、高灵敏度的光电探测器，对于宽带光通信的发展有着重要的作用。
2. 生命科学领域在生命科学领域中，光电探测器的应用主要集中在生物成像、细胞分析、蛋白质分析、种子检测等方面。
例如，在生物成像中，光电探测器可以用于检测细胞内和组织内的荧光信号，进而分析细胞内物质分布，实现对生物分子、细胞和组织结构的分析。
另外，光电探测器还可用于检测蛋白质的分子量、含量、序列等信息。
3. 环境监测领域在环境监测领域中，光电探测器主要用于污染物的检测，包括气态、液态和固态的污染物。
例如，利用光电探测器测量大气中的有害气体浓度，实现空气污染物的检测；利用光电探测器检测水中有害化学物质的浓度，实现水污染物的检测；利用光电探测器探测土壤中的污染物含量，实现土壤污染物的检测。
4. 安防监控领域在安防监控领域中，光电探测器主要用于视频监控、辐射检测等方面。
例如，利用光电探测器进行视频监控，能够捕捉到更高清晰度的图像和视频，更精准地判断事情发生的时间和地点。
光电探测实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，了解光电探测的基本原理和实验方法，掌握光电探测器的性能测试技术，并分析光电探测在现实应用中的重要性。
实验过程中，我们对光电探测器的响应特性、灵敏度、探测范围等关键参数进行了测试和分析。
二、实验原理光电探测器是一种将光信号转换为电信号的装置，广泛应用于光电通信、光电成像、环境监测等领域。
实验中，我们主要研究了光电二极管（Photodiode）的工作原理和特性。
光电二极管是一种半导体器件，当光照射到其PN结上时，会产生光生电子-空穴对，从而产生电流。
三、实验仪器与材料1. 光电二极管2. 光源（激光笔、LED灯等）3. 光电探测器测试仪4. 示波器5. 数字多用表6. 光纤连接器7. 光学平台8. 环境温度计四、实验步骤1. 光电二极管性能测试（1）将光电二极管与光源、测试仪连接，确保连接牢固。
（2）调整光源强度，观察光电探测器输出电流的变化，记录不同光照强度下的电流值。
（3）测试光电二极管在不同波长下的光谱响应特性，记录不同波长下的电流值。
2. 光电探测器灵敏度测试（1）调整环境温度，观察光电探测器输出电流的变化，记录不同温度下的电流值。
（2）改变光源距离，观察光电探测器输出电流的变化，记录不同距离下的电流值。
3. 光电探测器探测范围测试（1）在固定光源强度下，调整探测器与光源的距离，观察输出电流的变化，记录探测范围。
（2）在固定探测器与光源的距离下，调整光源强度，观察输出电流的变化，记录探测范围。
五、实验结果与分析1. 光电二极管性能测试实验结果表明，随着光照强度的增加，光电二极管输出电流逐渐增大。
在相同光照强度下，不同波长的光对光电二极管输出的电流影响不同，表明光电二极管具有光谱选择性。
2. 光电探测器灵敏度测试实验结果显示，随着环境温度的升高，光电二极管输出电流逐渐增大，表明光电探测器对温度具有一定的敏感性。
同时，在光源距离变化时，光电探测器输出电流也相应变化，说明光电探测器的探测范围与光源距离有关。
半导体光电探测器原理及优化方法
半导体光电探测器原理及优化方法半导体光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于光通信、光电子学、光学传感等领域。
本文将介绍半导体光电探测器的工作原理，并探讨其优化方法。
一、原理半导体光电探测器是通过光生或热生成电荷载流子来实现光电转换的。
其工作原理主要涉及以下几个关键过程：1. 光吸收：当光照射到半导体材料上时，光子与原子之间发生相互作用，导致电子能级的跃迁。
这种跃迁可以通过直接带隙吸收或间接带隙吸收来实现。
2. 电荷生成：吸收能量的光子会激发半导体材料内的电子从价带跃迁到导带，形成自由电子和空穴。
这种电子空穴对的形成可以通过光电效应或热激励来实现。
3. 电荷传输：生成的电子和空穴会在半导体内发生迁移，并在外加电场的作用下分别向电极移动。
这种电荷迁移过程可以通过扩散、漂移和电场效应来实现。
4. 电荷收集：最后，电子和空穴会在电极上被收集形成电流信号。
这个过程需要有效的电荷收集区域和电荷收集结构来实现高效的电流转换。
二、优化方法为了提高半导体光电探测器的性能，可以采取以下一些优化方法：1. 材料选择：不同的半导体材料具有不同的带隙结构和光吸收特性。
根据实际需求，选择能够匹配光源波长、具有较高吸收系数和较小吸收损耗的材料，可以提高光电转换效率。
2. 结构设计：优化器件的结构设计能够有效提高电子和空穴的收集效率。
例如，在光电探测器的表面引入光栅结构，可以增加光电子的吸收深度和电子在电极上的收集效率。
3. 探测区域增大：增大探测区域可以提高器件接收光信号的能力。
通过工艺优化，增大活动面积，可以有效提高器件的灵敏度和响应速度。
4. 降低噪声：降低器件的噪声水平对于提高探测器的信噪比非常重要。
采取合适的工艺控制和电路设计，降低暗电流和暗电流噪声，可以有效提高器件的信号检测精度。
5. 温度控制：温度对半导体光电探测器的工作性能影响较大。
保持器件在适宜的温度范围内工作，可以提高器件的稳定性和可靠性。
光电探测器的研究及其应用分析
光电探测器的研究及其应用分析光电探测器，是一种能够将光信号转换成电信号的装置，是现代光电科技中的重要细分领域之一。
在许多领域中，如通信，医学，生物，安全等方面都受到广泛应用。
目前，光电探测器已经成为人类社会中不可缺少的一种技术。
一、光电探测器的概述光电探测器是一种能够将光信号转换成电信号的装置，是现代光电科技中的重要细分领域之一。
它对于光学通信、遥感、生物医学、工业自动化等领域的发展起到了重要作用，广泛应用于国防、工农业以及日常生活中的安全保障、新能源、节能减排等方面。
光电探测器大致可以分为探测器和光电转换器两种类型。
其中，探测器可以将光信号转换成电信号，光电转换器则是指将光电信号直接转换成数字信号。
光电探测器通常采用半导体材料制成，包括硅、锗、砷化镓、砷化铟等材料。
其中，硅是最重要的材料之一，它被广泛应用于光通信、计算机网络、医学诊断等领域。
二、光电探测器的工作原理光电探测器的工作原理基于光电效应的光学基础。
当光子通过光电探测器，它们会与半导体材料中的电子互作用。
这时，电子从半导体内部跃迁到导带中，并在外电路中产生一个电流。
当光照射的强度增加时，产生的电流也会相应地增加。
因此，当存在光信号时，光电探测器能够将其转换为电信号，实现光电转换。
三、光电探测器的应用1.光通信光电探测器被广泛应用于光通信系统中。
在光通信系统中，光电探测器用于将光信号转换成电信号。
这些电信号传输到接收机中，接收机再将其转换成光信号，从而确保光通信的高效与可靠性。
2.医学光电探测器在医学领域中也有着广泛的应用。
在医学成像方面，光电探测器可用于检测人体内部的光信号，以诊断疾病并提供治疗方案。
同时，光电探测器也可以应用于实验室中的生物学研究中。
3.安全在安全领域中，光电探测器广泛应用于安全监控摄像机中。
通过光电探测器，监控设备可以检测到接近或距离物体的存在，并将其转换成信号进行处理。
4.新能源太阳能电池板是一种能够将太阳能转换成电能的装置。
光电探测器原理
光电探测器原理及应用光电探测器种类繁多，原则上讲,只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器.现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件.光电效应分两类,内光电效应和外光电效应。
他们的区别在于,内光电效应的入射光子并不直接将光电子从光电材料内部轰击出来，而只是将光电材料内部的光电子从低能态激发到高能态。
于是在低能态留下一个空位——空穴，而高能态产生一个自由移动的电子，如图二所示.硅光电探测器是利用内光电效应的.由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化.无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν,这是因为光子能量E只和ν有关:E=hν（1)式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。
光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。
目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。
半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P-N结型.但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。
而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件. 一、耗尽层光电二极管在半导体中，电子并不处于单个的分裂能级中，而是处于能带中，一个能带有许多个能级。
如图三所示。
能带与能带间的能量间隙称为禁带，禁带中没有电子，电子从下往上填,被电子全部填满的能带称为满带，最高的满带称为价带，紧靠在价带上面的能带称为导带,导带只有部分被电子填充，或是全部空着。
内光电效应发生在导带与价带之间。
si-pin探测器形成光谱原理
si-pin探测器形成光谱原理
Si-pin探测器是一种半导体探测器，它利用硅（Si）作为主要材料，通过光电效应来形成光谱。
当光照射在Si-pin探测器上时，光子会与探测器中的电子相互作用，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电流。
这个过程称为光电效应。
Si-pin探测器的光谱形成原理可以从能带理论的角度来解释。
在Si-pin探测器中，电子从价带跃迁到导带后，会在价带中留下一个空穴。
这个空穴会吸引其他电子来填充，从而形成电流。
这个电流的大小与入射光的能量成正比，因为入射光的能量越大，电子跃迁的数目就越多，产生的电流也就越大。
Si-pin探测器的光谱响应范围主要取决于其禁带宽度。
一般来说，Si-pin探测器的禁带宽度在1.1eV左右，对应的波长响应范围为300nm至1100nm。
在这个范围内，探测器对不同波长的光产生不同的响应，从而形成光谱。
需要注意的是，Si-pin探测器的性能不仅受到禁带宽度的影响，还受到其他因素的影响，如表面态、缺陷态等。
这些因素会降低探测器的量子效率，从而影响光谱的质量和准确性。
因此，在使用Si-pin 探测器时，需要选择高质量的材料和制造工艺，以获得更好的性能。
光电探测器的工作原理
光电探测器的工作原理
光电探测器是一种用于检测光信号的器件，主要基于光电效应。
其工作原理可以归纳为以下几个步骤：
1. 能量吸收：当光束照射到光电探测器上时，光子的能量会被光敏物质（如半导体材料）所吸收。
光敏物质中的电子将吸收光子的能量，从而进入激发状态。
2. 电子释放：光敏物质中激发状态的电子会经过非辐射过程，将能量释放并转化为电子动能。
这些电子会跃迁到导带中，形成带电粒子。
3. 电荷分离：带电粒子在光电探测器内部会被电场分离。
正电荷会被引向正极，而负电荷会被引向负极，从而在探测器内部产生电流。
这个电流的大小与吸收光子的能量和光强有关。
4. 信号放大：产生的微弱电流通过放大电路进行放大，以提高信号的强度和可靠性。
5. 信号处理：经过放大后的电流信号进一步被传递到信号处理电路中，进行滤波、放大、采样等处理。
最终，光电探测器产生的信号可以被转化为可视化的图像、电子信号或其他形式的输出。
总的来说，光电探测器的工作原理是通过光子在光敏物质中的能量吸收、电子释放、电荷分离以及信号放大和处理等步骤来实现对光信号的探测和转化。
不同类型的光电探测器，如光电
二极管、光电倍增管、光电晶体管等，在工作原理上可能有所差异，但都是基于光电效应实现的。
光电探测器的应用原理
光电探测器的应用原理1. 什么是光电探测器光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的设备。
它利用光电效应、半导体效应等原理实现光信号的检测和转换。
光电探测器在各个领域都有重要的应用，如光通信、光电传感、光谱分析等。
2. 光电探测器的原始应用最早的光电探测器是光电池，它利用光电效应将光能转化为电能。
光电池广泛应用于太阳能电池板、计算器等设备中。
光电池的应用原理很简单，当光线照射到光电池上时，光子与半导体材料相互作用，产生电荷对，从而产生电流。
3. 光电探测器的工作原理光电探测器的工作原理主要包括光电效应、光谱响应和电子运动三个方面。
3.1 光电效应光电效应是指当光子照射到材料表面时，光子的能量被电子吸收，使得电子从材料中被释放出来。
光电效应有光电发射效应和光电吸收效应两种。
光电探测器的工作就是在光电效应的基础上实现光信号的转换。
3.2 光谱响应光电探测器的光谱响应是指探测器对不同波长的光信号的响应程度。
不同类型的光电探测器具有不同的光谱响应范围。
例如，硅光电二极管的光谱响应范围为400nm到1100nm，而铟锗光电二极管的光谱响应范围为900nm到3.5μm。
3.3 电子运动光电探测器中的光子被吸收后，电子受到光子能量的刺激，跃迁到导带中，形成电流。
这些电子在半导体中的运动过程中产生电流信号，并通过电路放大和处理，最终转换为可读取的电信号。
4. 光电探测器的应用光电探测器在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个主要的应用：•光通信：光电探测器在光通信中起到接收和转换光信号的作用。
它们被用于光纤通信系统中的光接收器和光解调器。
•光电传感：光电探测器可以用于光电测距、光电测速、光电测温等领域中的信号检测和转换。
•光谱分析：光电探测器可以用于分析物质的光谱特性，如紫外-可见光谱分析和红外光谱分析。
•医学影像：光电探测器在医学影像中的应用越来越广泛，如X射线探测器、光电力显微镜等。
•红外探测：光电探测器可以检测红外辐射，用于红外成像、红外夜视等领域。
半导体光电探测器的研究与发展
半导体光电探测器的研究与发展半导体光电探测器，是一种将光电转换原理应用于电子学领域的关键技术。
它能够将输入的光信号转换为电信号，并且在光信息的处理、传输、检测、控制等多方面具有重要的作用。
随着信息技术的不断进步，半导体光电探测器也越来越受到关注和研究。
一、半导体光电探测器的原理和分类半导体光电探测器的核心部分是光敏器件。
一般来说，光敏器件是通过半导体材料制备而成的。
当光照射在半导体材料上时，可以激发出其中的电子，在电场的作用下形成电流，从而实现光与电的转换。
目前，半导体光电探测器主要根据其光电转换原理，可以分为以下几类：1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种最常见的半导体光电探测器。
它是通过把半导体材料的P区和N区直接接触而成的。
当光照射在P、N结处时，会产生光生载流子，并形成电流。
光电二极管的特点在于它的响应速度比较快，而且能够进行强光干扰抑制。
2. 光电倍增管（Photomultiplier Tube）光电倍增管是一种基于近代电子技术的高灵敏度光电探测器。
它主要是通过连续的倍增过程来实现信号的放大，从而提高探测器灵敏度。
光电倍增管的特点在于它具有极高的增益，能够探测到极微弱的光信号。
3. APD（Avalanche Photodiode）APD又称雪崩光电二极管，是一种基于雪崩放大效应的半导体光电探测器。
其制备方法同样也是在P区和N区之间直接接触。
当光照射在器件中时，电子和正空穴会因为电场的作用而产生加速和碰撞，最终引发更多的载流子，从而实现信号的放大。
二、半导体光电探测器在应用领域中的应用半导体光电探测器主要被应用在光通信、激光雷达、医学影像、空间探测等多个领域中。
以下是半导体光电探测器在不同领域的应用：1. 光通信随着信息时代的到来，人们对于通讯速度的要求也越来越高。
在光通信中，半导体光电探测器可以将光信号转化为电信号，从而实现信息传输。
同时，它还可以实现光网络中的光双工作用，这在现代光通信中是非常重要和不可或缺的。
半导体光电探测器的制备及其应用研究
半导体光电探测器的制备及其应用研究随着科技的不断进步，人们对新材料的研究和应用也越来越深入。
半导体材料作为一种重要的功能材料，在信息、电子等领域有着广泛的应用。
而其中的光电探测器则是半导体材料应用的重要组成部分。
本文将针对半导体光电探测器的制备及其应用进行探讨。
一、半导体光电探测器概述半导体光电探测器是指利用半导体材料作为检测元件并通过其结构设计使其对光信号转换成电信号的器件。
根据其基本原理，可以将光电探测器分为两类：光电二极管和光电倍增管。
光电二极管主要由PN结组成，当光照射到PN结时，光电子和空穴会在PN结内部释放，形成一个电荷对，并导致PN结中载流子的扩散和漂移。
此时，如果PN结中的电场适当调整，就可以使得电荷对被不对称地移动到PN结中的一个极端，形成电荷分离。
最终产生的电信号与光入射到光电二极管的能量密度成正比。
光电倍增管则主要通过二次发射的方式将光信号转变为电信号。
光电倍增管一般由光阴极、象增加管和输出结构三个部分组成。
当光照射到光阴极时，光电子被激发而成为自由电子，进入极小场镜面，由于其表面粗糙，自由电子将相继发生多次离子化，进而产生大量二次电子。
这些二次电子在愈来愈强的电场的作用下，被加速到像增加管中，并在其中产生电子增益效应，使得输出电流远大于输入光信号。
二、半导体光电探测器制备技术面对不同应用场景的需要，对半导体光电探测器的性能和可靠性有着不同的要求。
因此，在制备半导体光电探测器时需要科学地选择合适的半导体材料、器件结构及制备技术。
半导体光电探测器的制备主要分为四个方面：半导体材料选择、器件结构设计、微纳加工工艺和封装技术。
1.半导体材料选择根据不同应用的需求，半导体材料可以选择Silicon(Si)、Indium gallium arsenide(InGaAs)、Gallium arsenide(GaAs)、Mercury cadmium telluride(HgCdTe)等材料。
半导体光电探测器PPT课件
计量起伏噪声（以起伏噪声电压 n ( t为) 例，噪声电流 i n ( t )类似）
n (t) 0噪声电压平均值的瞬间振幅和相位随时间呈无规则变化
___
2 n
均方值完全确定，表示单位电阻上所消耗的噪声平均功率
___
2 n
—计量噪声电压大小
___
2 n
—起伏噪声电压有效值
____记__为_____V_n2
光电导探测器
光电导探测器（弱辐射下）
设模型为N型材料（P型同此分析）
若光功率P沿x方向均匀入射，光电导材料的吸收系数为
则入射光功率在材料内部沿x方向的变化为
P(x)Pexp(x) （P为x=0处入射功率）
x处光生载流子的浓度设为n(x)
外加电场下，光电子的漂移电流密度光为生载流子的稳产态生率件和下复合率相等
发射的光电子数也总是围绕一个统计平均值做无规则伏。
内光电探测器中，光生载流子的产生和复合的随机性，
通过PN结的载流数总有微小的不规则起伏。
定义：
散粒噪声的均方值
Vn22eG2I0R2f
I 0 —通过探测器的平均电流
In2 2eG2I0f
Ｇ—探测器的电流内增益
#
.
22
光电探测器的噪声
低频噪声
来源：目前尚不清楚。
n和p
分别是电子和空穴浓度的增量，即光生载流子
浓度
截止波长
c
1.24 Eg (eV)
(m)
入射光子的能量须不低于本征半导 体的禁带宽度，既存在“红限”
.
# 28
光电导探测器
光电导效应
杂质半导体
光电导率增量
n enn
p enp
（N型） 电子 浓度增量 （P型） 空穴浓度增量
光电探测器的原理和应用
光电探测器的原理和应用光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，它是光电技术和电子技术的结合体，是现代光电技术中一个重要的研究领域。
光电探测器的原理和应用有着广泛的应用价值，涉及医学、能源、环境、军事等许多领域。
一、光电探测器的原理光电探测器的原理基于光电效应。
光电效应是指当光线照射到某种物质表面上时，物质表面上的原子或分子吸收光子后会发生电离，使其失去部分或全部的电子而产生电荷。
利用这个原理，光电探测器可以将光信号转换为电信号。
光电探测器的核心部分是半导体器件。
当光子击中化合物半导体时，可以激发空穴/电子对的产生。
电子会通过二极管的势垒运动流到另一端，使器件产生电流。
同时，光子能量的大小会影响产生的电子空穴数，电流可用于量化光信号。
二、光电探测器的种类1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是最常用的光电探测器之一。
它是一种半导体器件，当光线照射到光电二极管上时，光子会被吸收并产生光生电荷，形成一个漂移电流。
光电二极管的响应时间快，灵敏度高，而且价格相对便宜，广泛应用于通信、测距和光谱等领域。
2. 热释发光电探测器（Thermophotovoltaic Detector）热释发光电探测器是一种特殊的光电探测器，它通过温差发射光子，通过光子的电离产生电子来检测光信号。
它的优点是可以探测高频光信号，如红外与紫外光线。
3. 光敏电阻（Photoresistor）光敏电阻可以看作是电阻值随光照射程度变化的半导体器件。
当光线照射到光敏电阻上时，会使其内部导电性能发生变化，电阻值发生变化。
光敏电阻具有响应时间很慢、灵敏度较低的特点，因此在一些较低的光强检测和光敏自动调节领域应用较多。
三、光电探测器的应用1.光通信光电探测器是光纤通信中最重要的组成部分之一，主要用于光信号的检测。
光电探测器还广泛应用于光通信中的光谱分析、测距和光信号放大等领域。
2. 医学影像学光电探测器在医学影像学中应用较多，如X线影像和CT扫描等，它可以高效地检测和转换光信号，使医生们能够更准确地诊断疾病。
光电探测器在光电成像中的应用研究
光电探测器在光电成像中的应用研究一、引言光电探测器是检测光信号并转换成电信号的设备，具有高灵敏度、高分辨率和高速度等优点。
在光电成像中，光电探测器作为核心设备，发挥着非常重要的作用。
本文将介绍光电探测器在光电成像中的应用研究。
二、光电探测器的基本原理与分类1. 基本原理光电探测器是一种将光子能量转换成电子能量的器件。
其原理基于半导体材料吸收光子后电子在半导体材料中的产生、输运和探测过程。
其探测原理包括光电效应、光致发光、内光电效应等。
2. 分类根据光电效应原理将光电探测器可以分为氢气荧光管、光电倍增管、光电二极管、光电二极管阵列、CCD（Charge-Coupled Device）相机、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）相机等。
其中，CCD相机和CMOS相机已经成为现代光电成像技术的主要器件。
三、光电探测器在光电成像中的应用1. 光学显微成像在光学显微成像中，聚焦光束经过样品后，与样品中的探测光子相互作用，产生信号交互。
通过光电探测器对光信号进行接收，获取样品的图像信息。
光电探测器的发展使得显微成像能够在光弱、低信噪比和大视野等情况下获取高质量图像，为现代生物、医学、材料研究提供了保障。
2. 光学检测仪器光电探测器在光学检测仪器中的应用非常广泛。
例如，在光谱仪、激光测距仪和显色分析仪中，光电探测器用于接收检测光信号，并转换成电信号，对检测信号进行处理和记录。
其高度灵敏度和高鲁棒性质，为超敏光谱测量提供了重要的技术支持。
3. 光学测绘利用光电探测器对光信号进行接收，可获取到场景的图像信息。
在测绘学中，光学成像是获取地面特征、地形和其他环境数据的必要手段，因此，光电探测器在航空摄影、遥感图像等领域有着非常广泛的应用。
4. 其他领域除了上述应用领域，光电探测器还广泛应用于通信、安防、新能源、环境监测等领域，其中，在导航、测距和雷达系统中，光电探测器可用于检测径向距离、速度、方位和强度等参数，为国防事业提供必要的技术支持。
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半导体光电探测器
摘要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的工作原理及其特性，最后阐述了光电导探测器与光伏探测器的区别。
关键词：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器
引言
光电探测器是一种受光器件,具有光电变换功能。
光敏器件的种类繁多,有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN结型、PIN结型及异质结型的等。
由于光电探测器的响应速度快,体积小,暗电流小,使之在光纤通讯系统、光纤测试系统、光纤传感器、光隔离器、彩电光纤传输、电视图象传输、快速光源的光探测器、微弱光信号的探测、激光测距仪的接收器件、高压电路中的光电测量及光电互感器、计算机数据传输、光电自动控制及光测量等方面得到了广泛应用。
半导体光电探测器是用半导体材料制作的能接收和探测光辐射的器件。
光照射到器件的光敏区时，它就能将光信号转变成电信号，是一种光电转换功能的测光元件。
它在国防和工农业生产中有着重要和广泛的应用。
半导体光电探测器可分为光电导型和光伏型两种。
光电导型是指各种半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包括光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。
本文首先介绍了光电系统的组成，然后分别介绍其工作原理及其特性，最后将这两类探测器进行比较。
一、光电子系统的组成
现代光电子系统非常复杂，但它的基本组成可用图l来说明:待传送信号经过编码器编码后加到调制器上去调制光源发出的光，被调制后的光由发射光学系统发送出去.发射光学系统又称为发射天线，因为光波是一种电磁波，发射光学系统所起的作用和无线电发射天线所起的作用完全相同.发送出去的光信号经过传输介质，如大气等，到达接收端.由接收光学系统或接收天线将光聚焦到光电探测器上，光电过长距离传输后会衰减，使接收到的信号一般很弱，因此需要用前置放大器将其放大，然后进行解码，还原成发送端原始的待传送信号，最后由终端显示器显示出来.
图1-1光电子系统图
二、半导体探测器的原理
1、光电导探测器
光电导探测器主要是通过电阴值的变化来检测，以下我将以光敏电阻为例介绍其工作原理。
光敏电阻又称光导管, 它没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也
可以加交流电压。
无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。
它的工作原理图如2-1图
当没有光照时，Rd=10断路
当有光照时，Rd= 导通
2、光伏探测器
光伏探测器基于光照产生电势差，用测电势差的原理。
它分为光电池与光电二极管两种类型，光电池主要是把光能转换为电能的器件，目前有硒光电池、硅光电池、砷化镓及锗光电池等，但目前运用最广的是硅光电池。
光电二级管分为P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。
以下我将分别介绍其工作原理及其特性。
1）P-N结光电二级管
2）PIN光电二级管
PIN光电二极管又称快速光电二极管，与一般的光电二极管相比，它具有不的时间常量，并使光谱响应范转向长波方向移动，其峰值波长可移至1.04~1.06um而与Y AG激光器的发射波长相对应。
它具有灵敏度高的优点，所以通常用于弱光检测（线性）。
它的结构图如2-3所示，它是由P型半导体和N型半导体之间夹了一层本征半导体构成的。
因为本征半导体近似于介质，这就相当于增大了P-N结结电容两个电极之间的距离，使结电容变得很小。
其次，P型半导体和N型半导体中耗尽层的宽度是随反向电压增加而加宽的，随着反偏压的增大，结电容也要变得很小。
由于I层的存在，而P区一般做得很薄，入射光子只能在I层内被吸收，而反向偏压主要集中在I区，形成高电场区，I区的光生载流子在强电场作用下加速运动，所以载流子渡越时间常量（）减小，从而改善了光电二极管的频率响应。
同时I层的引入加大了耗尽区，展宽了光电转换的有效工作区域，从而使灵敏度得以提高。
3）雪崩光电二级管
雪崩光电二级管（APD）是得用光生载流子在高电场区内的雪崩效应而获得光电流增益，具有灵敏度高、响应快等优点，通常用于激光测距、激光雷达、弱光检测（非线性）。
APD雪崩倍增的过程是：当光电二极管的p-n结加相当大的反向偏压时，在耗尽层内将产生一个很高的电场，它足以使在强电场区漂移的光生载流子获得充分的动能，通过与晶格原子碰撞将产生新的电子-空穴对。
新的电子-空穴对在强电场作用下，分别向相反的方向运动，在运动过程中又可能与原子碰撞再一次产生新的电子-空穴对。
如此反复，形成雪崩式的载流子倍增加。
这个过程就是APD的工作基础。
APD一般在略低于反向南穿电压值的反偏压下工作。
在无光照时，p-n结不会发生雪崩倍增效应。
但结区一旦有光照射，激发出的光生载流子就被临界强电场加速而导致雪崩倍增。
若反向偏压大于反向击穿电压时，光电流的增益可达（十的六次方）即发生“自持雪崩倍增”。
由于这时出现的散粒噪声可增大到放大器的噪声水平，以致使器件无法使用。
4）光电三级管
光电三级管与光电二极管比较，光电三级管输出电流较大，一般在毫安级，但光照特性较差，多用于要求输出电流较大的场合。
光电三极管有pnp和npn型两种结构，常用材料有硅和锗。
例如用硅材料制作的npn型结有3DU型，pnp型有3CU型。
采用硅npn型光电三
极管，其暗电流比锗光电三极管小，且受温度变化影响小，所以得到位广泛应用。
下面以3DU型光电三极管为例说明它的结构、工作原理与主要特性。
3DU型光电三极管是以p型硅为基极的三极管，如图2-4（a）所示。
由图可知，3DU 管的结构和普通晶体管类似，只是在材料的掺杂情况、结面积的大小和基极引线的设置上和普通晶体管不同。
因为光电三极管要响应光辐射，受光面即集电结（bc结）面积比一般晶体管大。
另外，它是利用光控制集电极电流的，所以在基极上既可设置引线进行电控制，也可以不设，完全同光一控制。
它的工作原理是工作时各电极所加的电压与普通晶体管相同，即要保证集电结反偏置，发射正偏听偏置。
由于集电结是反偏压，在结区有很强的内建电场，对3DU管来讲，内建电场方向是由c到b的。
和光电二极管工作原理相同，如果有光照到集电结上，激发电子-空穴对，接着这些载流子被内建电场分离，电子流向集电极，空穴流向基极，相当于外界向基极注入一个控制电流Ib=Ip。
因为发射击队结是正偏置的，空穴则留在基区，使基极电位升高，发射极便有大量电子经基极流向集电极，总的集电极电流为Ic=Ip+βIp=(1+β)Ip，式中β为电流增益系数。
由此可见，光电三极管的集电结是光电变换部分。
同时集电极、基极、发射极构成一个有放大作用的晶体管。
所以在原理上可以把它看万里一个由光电二极管与普通晶体管结合而成的组合件，如图2-4(b)所示。
光电三级管另一个特点是它的亮暗电流比要比光电二极管、光电池、光电导探测器大，所以光电三极管是用来作光开关的理想元件。
3．光电导探测器与电伏探测器的区别
1）光电导探测器是均值的，而光伏探测器是结型的。
2）光。