光电探测器的发展现状
现在,光电探测器的发展主要集中在红外,已开始研制第三代红外探测器,并提出了第三代红外热像仪的概念,主要是双色或三色、高分辨率、制冷型热像仪和智能焦平面阵列探测器。因此红外探测技术较长远的发展趋势是开发出第三代。
由于红外光电探测器技术的不断完善,从光电探测器芯片上提升技术已相当困难。现将光电探测器件的应用选择要点归纳如下:光电探测器必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上相匹配。为进一步提,人们现在把注意力转到红外光电探测器的信号读出集成电路(ROIC)上。随着计算机技术和集成电路的发展,ROIC已有很大的进展,中规模的红外焦平面阵列和相应的读出电路在20世纪90年代已形成生产规模。
现在发达国家正在研制用于大规模焦平面阵列(三代器件)、有多种功能的ROIC和智能化焦平面阵列。但是由于大气对红外线的吸收,只留下三个重要的窗口区,即1—3,3—5和8—14可以让红外辐射通过。智能化焦平面阵列是片上处理系统,在光敏芯片上模仿动物的功能,对光-电转换后的信号作预处理,然后再输出数据。这个过程虽然不属于直接接收光信号的过程,但对光电探测器的综合性能有极大影响。
光电探测器安装注意事项
1、探测器至墙壁、梁边的水平距离,不应小于5米;探测器周围水平距离0.5米内,不应有遮挡物。
2、探测器至空调送风口近边的水平距离,不应小于5米;至多孔送风顶栅孔口的水平距离,不应小于0.5米。
3、不应在烟雾,水蒸汽浓度高的场合安装探测器。
4、探测器宜水平安装,当确实需倾斜安装时,倾斜角不应大于45度。
暗电流和噪声
光电流指在入射光照射下光电探测器所产生的光生电流,暗电流可以定义为没有光入射的情况下探测器存在的漏电流。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。暗电流主要包括以下几种:
①耗尽区中边界的少子扩散电流;
②载流子的产生-复合电流,通过在加工中消除硅材料的晶格缺陷,可以有效减小载流子的产生-复合电流,通常对于高纯度的单晶硅产生-复合电流可以降低到2*1011A/nm2 以下;
③表面泄漏电流,在制造工艺结束时,对芯片表面进行钝化处理,可以将表面漏电流降低到 1011A/nm2量级。当然,暗电流也受探测器工作温度和偏置电压的影响。例如,当需要比较大的光敏面积时,可选用真空光电管,因其光谱响应范围比较宽,故真空光电管普遍应用于分光光度计中。探测器的暗电流与噪声是分不开的,通常光电探测器的噪声主要分为暗电流噪声、散粒噪声和热噪声:a暗电流噪声:对于一个光电探测器来讲,可接收的较小光功率是由探测器的暗电流决定的,所以减小探测器的暗电流能提高光接收机的灵敏度;b散粒噪声:当探测器接收入射光时,散粒噪声就产生于光子的产生-复合过程中。由于光生载流子的数量变化规律服从泊松统计分部,所以光生载流子的产生过程存在散粒噪声;c热噪声:由于导体中电子的随机运动会产生导体两端电压的波动,因此就会产生热噪声。光电探测器的电路模型中包含的电阻为其热噪声的主要来源。