Wyklad 3.2 - skaczmarek.zut.edu.pl

FOTODETEKTORY W10 SMK
Literatura: K. Booth, S. Hill, „Optoelektronika”, WK£ 2001
Warszawa
Fotodetektor: ka¿de urz¹dzenie mog¹ce wytwarzaæ lub modyfikowaæ
sygna³ elektryczny proporcjonalnie do iloœci œwiat³a padaj¹cego na
obszar czynny tego urz¹dzenia.
Mechanizmy fotodetekcji:
- absorpcja termiczna
- fotoprzewodnictwo
- fotoemisja
Wszystkie wi¹¿¹ siê z absorpcj¹ fotonu przez elektrony lub atomy.
1
Czas odpowiedzi fotodiody na skokow¹ zmianê strumienia œwiat³a
2
Bolometr w uk³adzie mostka Wheatstona
Typowe uk³ady pracy detektora piroelektrycznego
a - uk³ad z rezystorem; b – uk³ad ze wzmacniaczem operacyjnym
3
Wzbudzenie elektronów do pasma przewodnictwa przez œwiat³o o
ró¿nych d³ugoœciach fali
Typowy uk³ad pracy fotorezystora – dryf noœników
Budowa typowej fotodiody
4
Ruch generowanych pod wp³ywem œwiat³a par elektron-dziura w
z³¹czu pn
Ruch noœników ³adunku w z³¹czowej diodzie pn – tryb fotowoltaiczny
5
Uk³ady fotodiody w fotowoltaicznym trybie pracy
Proste obci¹¿enia wykreœlone na charakterystyce w æwiartce
odpowiadaj¹cej pracy w trybie fotowoltaicznym
6
Ruch noœników ³adunku w z³¹czowej diodzie pn – tryb
fotoprzewodnictwa
Uk³ady pracy diody pn w trybie przewodnictwa:
a – prosty uk³ad z rezystorem, b – uk³ad ze wzmacniaczem operacyjnym
Proste obci¹¿enia na charakterystyce w æwiartce trybu
fotoprzewodnictwa
7
Budowa typowej fotodiody PIN
Budowa typowej fotodiody Schottky’ego
Budowa typowej fotodiody lawinowej
8
Budowa typowego fototranzystora npn
Budowa fotopowielacza o 10 dynodach
Lampowy wzmacniacz obrazu drugiej generacji
9
- Podstawowymi zjawiskami fizycznymi wystêpuj¹cymi w
fotodetektorach s¹: absorpcja termiczna, fotoprzewodnictwo,
fotoemisja
- Wa¿ne parametry zwi¹zane z fotodetekcj¹ to: wydajnoœæ
kwantowa, czu³oœæ, zakres dynamiczny, czas odpowiedzi oraz moc
równowa¿na szumu
- Dzia³anie fotodetektorów takich jak termopara, bolometr I
detektory piroelektryczne jest oparte na absorpcji termicznej
- Dzia³anie detektorów takich jak fotorezystor, fotodioda I
wszystkich jej odmian oparte jest na fotoprzewodnictwie
- Ostatnim, maj¹cym praktyczne zastosowanie fotodetektorem
opartym na fotoemisji jest fotopowielacz. Pozostaje on nadal
najczulszym fotodetektorem (mo¿na zliczaæ pojedyncze fotony),
chocia¿ ze wzglêdu na konstrukcjê , jest coraz rzadziej stosowany
10
11