光电探测器的性能参数PPT课件

光电探测器的性能参数主要有：
1 量子效率η
2 响应度R 3 光谱响应度R(λ) 4 频率响应度R(f) 5 噪声等效功率NEP 6 探测度D和归一化探测度D*等
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:
I /e P / h
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。
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2019/7/31
四、频率响应度
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：
R(
f
)

[1
R0
(2f
)2
]1/
2
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。
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：
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。
光源电源
调制盘
手轮
光谱单色仪
电机
探测器
示波器 毫伏表
前置放大器
带通 放大器
电源
图1 光谱响应度测试装置
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。
R(λ)
光子探测器
热电探测器
0
λc
λ
图2 光电探测器的光谱响应曲线
RI

Is P
三、光谱响应度
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。
RV
( )

Vs ( ) P( )
RI
()

Is () P()
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R( f ) R0 2 0.707R0
时的频率fc为探测器的响应截
止频率。
fc
1
2
1
2RC
R( f )
R 0
0.707R 0
R( f ) 1/ f
0
f 1
C 2
f
图3 光电探测器的频率响应曲线
五、噪声等效功率
噪声等效功率(NEP)是描述光电探测器探测能力
的参数。 定义：单位信噪比时的入射光功率。表达式为
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
RV
Vs P
电流响应度RI
光电探测器件输出电流与入射光功率之比
光电探测器的性能参数
光电管
光敏电阻
光电池
光电二极管
ห้องสมุดไป่ตู้
四像限光电探测器
热释电探测器
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。
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。
NEP P Vs / Vn
NEP 越小，噪声越小，探测器探测能力就越强。
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
D 1 NEP
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*

1 NEP*

D ( Ad f )1/ 2