1、 毕业论文文献综述 电子信息工程 光电检测器件综述 摘要： 光学信号的采集和检测是智能路灯控制系统中最为关键的一部分，能否成功的采集和检测光学信号是整个智能路灯控制系统中的成败关键。本文主要介绍了光电检测器件的基本概念和性质。对真空光电检测器件和半导体光电检测器件进行了一一综述。 关键词： 光电检测 真空光电检测器件 半导体光电检测器件 一、 光电检测器件概述 光电检测器件是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光（电）信号（红外、可见紫外光辐射）转变成电（光）信号的器件 1。根据工作机理的不同，光电 检测器件也有各种不同的类别，主要包括真空光电检测器件和半导体光电检测器件这两大类
2、2。 二、 真空光电检测器件 真空光电检测器件主要有真空光电管和光电倍增管两种。 如图 2-1所示为真空光电管， 真空光电管由玻壳、光电阴极和阳极三部分组成。为了防止氧化 和电子 与气体的碰撞 ，将管内抽成真空 。 光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁 ， 受光照时 ，可向外发射光电子。阳极是金属环或金属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来收集从阴极发射出来的电子。 真空光电管主要的特点是 光电阴极面积大，灵敏度较高 （ 一般积分灵敏度可达20 200 A/lm） ；暗电流小 （ 最低可达 10-14A） ；光电发射弛豫过程极短 。真空光电管 一般体积都比较大、工作电压高达百伏到数
3、百伏 、 玻壳容易破碎 3。 图 2-1 真空光电管 光电倍增管是 将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长 2001200纳米的极微弱辐射功率。闪烁计数器的出现，扩大了光电倍增管的应用范围。激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。电视电影的发射和图象传送也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空间研究等领域 4。 三、 半导体光电检测器件 半导体光电器件引是把光和电这两种物理量联 系起来，使光和电互相转化的新型半导体器件。即利用半导体的光
4、电效应 (或热电效应 )制成的器件。 半导体光电检测器件主要有光敏电阻， 光敏二极管、光敏三极管，光电池等 5。 （ 1） 光敏电阻 光敏电阻的主要工作原理是用光电导体制成的光电器件又称光导管，它是基于半导体光电效应的工作原理而产生的。光敏电阻没用极性，是一个纯粹的电阻器件，使用时既可以添加直流偏压，也可以加载交流电压。在无光的情况下，光敏电阻值（暗阻值）很大，电路中的电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮阻值）急剧减少，因而电路中的电流迅速增加 。光敏电阻照相机、光度计、光电自动控制、辐射测量、能量辐射、物体搜索和跟踪、红外成像和红外通信等技术方面制成的光辐射接收器件 6
5、。 （ 2） 光敏二极管及光敏三极管 光敏二极管的外形与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入 ，为了增加受光面积，光敏二极管的 PN 结的面积做的比较大。光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并且与负载电阻相串联，当无光照射的情况下，它与普通二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下， 光电载流子参与导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该电流称为光电流。光电流的大小与光照的强弱成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号 7。 光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转
6、换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能，光敏三极管的外形与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极 发射极和集电极，基极则不引出，管壳上同样有着开窗口，以方便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，而发射区则较小，入射光线要被基区吸收。光敏三极管工作时集电结反偏，发射结正偏。比一般三极管的穿透电流 还小；当有光照射时，激发大量的电子空穴对，使得基极产生的电流增大，此刻流过电子管的电流称为光电流，可以见得光敏三极管要比光敏二极管具有更高的灵敏度 8。 （ 3） 光电池 光电池 是一种在光的照射下产生 电动势 的半导体元件。光电池的种类很多，常用有硒光 电池、硅光电池和硫化铊、硫化银光电
7、池等。主要用于仪表，自动化遥测和遥控方面。有的光电池可以直接把太阳能转变为 电能 ，这种光电池又叫 太阳能电池 。太阳能电池作为能源广泛应用在人造地卫星、灯塔、无人气象站等处 9。 除了以上所说的光电检测器件以外光电检测器件还在各个领域形成了独具特色的各类产品：在军事上主要有红外制导、红外探测器等，在生活中我们所用的各种遥控器、光感电灯等都是运用到了光电 检测器件。其中也有不少光电检测的产品改变了我们的生活，光纤传感器就是在光电检测器件的基础上发明一种新型的光电传感技术，它具有不受电磁干扰，体积小，重量轻，可绕曲，灵敏度高，耐腐蚀， 高绝缘强度，防爆性好，集传感与传输于一体，能与数字通信系统兼
8、容等有点，是目前通信领域使用较为普遍的产品之一 10。 四 、 总结 随着电子制作技术的不断创新与提高，更多的光电检测器件将被运用到我们生活的各个角落。如何才能使光电检测器件的灵敏度，稳定度，适用度有更大的提高已经成为了我们讨论和研究的课题之一。未来的光电检测器件将以体积 更小，检测距离更广，响应时间更短，分辨频率更高等方向发展。所以可以坚信电子工业技术的不断发展将会使光电检测器件的种类越来越多，运用的范围越来越广，其性能和作用也会大大的提高，让我们的生活、工作等各方面变得更为方便。 参考文献 1 胡兴军 .发展中的职能照明系统 J.光源与照明 .2004 年第 02 期 2 胡先志 .光器件
9、及其应用（光电技术与系统精品丛书） M.电子工业出版社 .2010 年 1 月 3 周秀云 .光电检测技术及应用 M.电子工业出版社 .2009 年 11 月 4 王庆有 .光电技术 (高等学校电子信息科学与工程类专业教材 )M.电子工业出版社 .2005 年 4月 5 沈顗华 .朱文章 .半导体光电性质 M.厦门大学出版社 .1995 年 4 月 6 李田泽 .王淑云 .张霞 .基于半导体光电位置敏感器件厚度检测仪研制 J.半导体光电 .2010 年第 01 期 7 高爱华 .杭凌侠 .测控技术与仪器专业基础实验 M.兵器工业出版社 .2006 年 1 月 8 郭培源 .光电检测技术 与 应
10、用 M.北京航空航天大学出版社 .2006 年 3 月 9 Tao Jin， Bin Xu; Ke Tang， Jian-ping Hong ， Bubble Counter Based on Photoelectric Technique for Leakage Detection of Cryogenic ValvesJ， Journal of Zhejiang University Science A ， 2008 10 Yu Xiaolei， Zhao Zhimin， Ma Junyan， Damage detection of composite material intelligent structure with a new photoelectric systemJ ， Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition， 2006
