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光电子器件第一章1、 光电探测器输出信号电压或电流与单位入射光功率之比，即单位入射光功率作用下探测器输出信号电压或电流称为响应率.光谱响应率（R λ）：光电器件在单色 (在波长λ附近一个很小的波长范围里) 辐射功率作用下产生的信号电压或信号电流。
——其中Rm 为光谱响应率的最大值R λ（单位：A/W ）光谱响应率及量子效率仅由器件的响应特性所决定，而与光源无关。
2. 器件的光谱响应与光源辐射功率谱密度紧密相关，它们之间的匹配系统 α—称为器件与光源的光谱匹配系数，它反映了器件响应的波长范围同光源光谱的吻合程度。
在光源固定的情况下,面积A1是不变的,如果与曲线重合得愈多,面积A2愈大, α愈大，也就是光谱匹配愈好;反之,如果两曲线没有重合之处,α=0,即二者完全失配,则该光电器件对光源辐射没有探测能力。
光谱匹配是选择光电子器件,如像管、光电倍增管、红外成像器件的材料的重要依据。
3.光电探测器输出的电流或电压在其平均值上下无规则的、随机的起伏，称为噪声。
噪声是物理过程所固有的，人为不可能消除。
它的计算是在足够长时间内求其平方平均或均方根。
dP du R s u λλ=dP di R s i λλ=mR R R λλ=)( λR m R 1.24λλη)(λ R λ 12A A =α光电探测器的噪声来源主要有热噪声、散粒噪声、温度噪声、放大器噪声、频率噪声、复合噪声等。
当输出信号电压等于输出噪声电压均方根值时的探测器的入射辐射功率叫做最小可探测辐射功率，也叫做噪声等效功率NEP 。
Pmin 越小，器件的探测能力越强。
对Pmin 取倒数可作为衡量探测器探测能力的参数，称为探测率。
研究指出:探测率与器件的面积和工作带宽成反比。
4.光吸收厚度：设入射光的强度为 I0，入射到样品厚度为x 处的光强度为 I ，则：α为线吸收系数，单位为（1/cm ）α大时，光吸收主要发生在材料的表层；α小时，光入射得深。
当厚度d=1/α时，称为吸收厚度，有64%的光被吸收。
《光电探测技术》课程标准课程代码：学时：36 学分：2一、课程的地位与任务《光电探测技术》课程是光电制造与应用技术专业（五年一贯制）开设的一门2学分的专业拓展课程，针对光机电一体化设备中涉及的光检测和控制技术，讲述光的度量、光电检测器件工作原理及特性、光电导探测器、结型光电探测器、光电成像器件、光纤传感检测、光电信号检测电路。
通过本课程的学习，使学生掌握光机电一体化设备的测量与自动化技术及其应用等知识，开拓学生思维。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容光的度量、光电检测器件工作原理及特性、光电导探测器、结型光电探测器、光电成像器件、光纤传感检测、光电信号检测电路，基本光电元器件检测、识别、焊接、装配。
第1章光的度量1.1辐射度量1.2光度的基本物理量1.3光度量基本定律1.4照度计与亮度计第2章光电检测器件工作原理及特性2.1光电检测器件的物理基础2.2光电检测器件的特性参数2.3光电导探测器及应用3.1光电导探测器的工作原理3.2光敏电阻的结构及分类3.3光敏电阻的特性3.4光敏电阻的应用习题3.5结型光电探测器及应用1.1结型半导体光伏效应1.2光电池1.3光电二极管1.4光电三极管1.5光电开关与光电耦合器1.6光电位置探测器第5章光电成像器件及应用5.1ccd图像传感器5.2CmOS图像传感器第6章光纤传感检测技术及应用6.1光纤传感器的基础6.2光纤的光波调制技术6.3光纤传感器实例第7章光电信号检测电路6.1光电检测电路的设计要求6.2光电信号输入电路的静态计算6.3光电信号检测电路的动态计算6.4前置放大器7.5滤波器7.6光电信号主放大器8.学时分配1.本课程注重学生对光电检测器件的应用能力培养;2.采取理论教学和实验相结合的方式以增强课程学习的理实性；四、课程的实践环节安排实验一光敏电阻的应用实验二光电二极管的应用实验三光电位置探测器的应用实验四光纤传感器的应用实验五光电检测电路的单元电路设计五、推荐教材和主要参考书《光电探测技术与应用》作者：黄焰、肖彬、孙冬丽，华中科技大学出版社，出版时间：2016年六、考核方式及标准平时考核成绩占60%（出勤+作业+其它），期末考试（开卷）占40%。
光电检测技术与应⽤课后答案第2章1、简述光电效应的⼯作原理。
什么是暗电流？什么是亮电流？P11答：暗电流指的是在⽆光照时，由外电压作⽤下P-N结内流过的单向电流；光照时，光⽣载流⼦迅速增加，阻值急剧减少，在外场作⽤下，光⽣载流⼦沿⼀定⽅向运动，形成亮电流。
2、简述光⽣伏特效应的⼯作原理。
为什么光伏效应器件⽐光电导效应器件有更快的响应速度？P15答：（1）光⽣伏特效应的⼯作基础是内光电效应.当⽤适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作⽤（不加外电场），光⽣电⼦拉向n区，光⽣空⽳拉向p区，相当于PN结上加⼀个正电压。
（2）光⽣伏效应中，与光照相联系的是少数载流⼦的⾏为，因为少数载流⼦的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件⽐以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。
3、简述光热效应⼯作原理。
热电检测器件有哪些特点？P15、P17第3章2、对于同⼀种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同⽽温度不同时情况⼜会如何？3、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为什么？答：因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增加，所以有光照时，光电效应不明显。
p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产⽣，这是因为p-n结在反偏电压下产⽣的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光⽣电流就会明显增加。
5、光电导器件响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件⼯作频率哪个⾼？实际使⽤时如何改善其⼯作频率响应？6、硅光电池的开路电压为什么随着温度的升⾼⽽下降？影响光电倍增管⼯作的环境因素有哪些？如何减少这些因素的影响？答：温度升⾼时，半导体的导电性将发⽣⼀定的变化，即少数载流⼦浓度随着温度的升⾼⽽指数式增⼤，相对来说多数载流⼦所占据的⽐例即越来越⼩，这就使得多数载流⼦往对⽅扩散的作⽤减弱，从⽽起阻挡作⽤的p-n结势垒⾼度也就降低。
光电探测器结构组成
光电探测器的结构主要由以下几部分组成：
1. 光电转换部分：包括光电转换元件和相应的电路。
常见的光电转换元件有光敏二极管（Photodiode）、光电导管（Phototube）、光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）等。
这些元件能够将光信号转换为电信号。
2. 电子放大部分：一般包括前置放大器、信号处理电路等。
前置放大器用于放大光电转换元件输出的微弱电信号，以增加信号的强度和灵敏度。
信号处理电路则用于对放大后的信号进行滤波、放大、去噪等处理。
3. 光学系统：用于收集和聚焦光信号，将光信号引导到光电转换元件上。
光学系统一般包括透镜、反射镜、光纤等。
4. 外部电路：包括供电电路、控制电路等。
供电电路为光电探测器提供所需的电源，控制电路用于控制光电转换元件的工作状态。
以上是光电探测器常见的结构组成，不同类型的光电探测器结构可能会有所不同，但基本原理相似。
第1章光电导探测器1.1 光电子器件的基本特性1.1.1 光谱响应率和响应率1.1.2 最小可探测辐射功率和探测率1.1.3 光吸收系数1.2 光电导探测器原理1.2.1 光电导效应1.2.2 光电导电流1.2.3 光电导增益1.2.4 光电导灵敏度1.2.5 光电导惰性和响应时间1.2.6 光电导的光谱响应特性1.2.7 电压响应率1.2.8 探测率D1.3 光敏电阻1.3.1 光敏电阻的结构1.3.2 光敏电阻的特性第2章结型光电探测器2.1 光生伏特效应2.1.1 PN结2.1.2 PN结光生伏特效应2.2 光电池2.2.1 光电池的结构2.2.2 光电池的电流与电压2.2.3 光电池的主要特性2.3 光电二极管2.3.1 PN结型光电二极管2.3.2 PIN型光电二极管2.3.3 雪崩型光电二极管（APD）2.4 光电三极管2.4.1 光电三极管结构和工作原理2.4.2 光电三极管的主要性能参数第3章光电阴极与光电倍增管3.1 光电发射过程3.1.1 外光电效应3.1.2 金属的光谱响应3.1.3 半导体光电发射过程3.1.4 实用光电阴极3.2 负电子亲和势光电阴极3.2.1 负电子亲和势光电阴极的原理3.2.2 NEA光电阴极中的电子传输过程3.2.3 NEA阴极的量子产额3.2.4 负电子亲和势阴极的工艺及结构3.3 真空光电管3.3.1 真空光电管工作原理3.3.2 真空光电管的主要特性3.4 光电倍增管3.4.1 光电倍增管结构和工作原理3.4.2 光电倍增管主要特性和参数3.4.3 光电倍增管的供电电路第4章微光像增强器4.1 像管的基本原理和结构4.1.1 光电阴极4.1.2 电子光学系统4.1.3 荧光屏4.1.4 光学纤维面板4.2 像管主要特性分析4.2.1 像管的光谱响应特性4.2.2 像管的增益特性4.2.3 像管的光传递特性4.2.4 像管的背景特性4.2.5 像管的传像特性4.2.6 像管的时间响应特性4.2.7 空间分辨特性4.3 红外变像管4.3.1 玻璃管型的红外变像管4.3.2 金属型红外变像管4.4 第一代微光像增强器4.5 微通道板4.5.1 通道电子倍增器4.5.2 微通道板的增益特性4.5.3 电流传递特性4.5.4 微通道板的噪声4.5.5 微通道板的噪声因子4.6 第二代微光像增强器4.6.1 近贴式MCP像增强器4.6.2 静电聚焦式MCP像增强器4.6.3 第二代微光像增强器的优点4.6.4 第二代微光像增强器的缺点4.7 第三代微光像增强器4.8 第四代微光像增强器第5章摄像管5.1 摄像管的工作方式5.2 摄像管的性能指标与评定5.2.1 摄像管的灵敏度5.2.2 摄像管的光电转换5.2.3 摄像管的分辨率5.2.4 摄像管的惰性5.2.5 摄像管的灰度5.3 氧化铅光电导视像管5.3.1 氧化铅靶结构5.3.2 视像管的结构5.3.3 视像管的工作原理5.3.4 氧化铅视像管特性第6章CCD和COMS成像器件6.1 电荷耦合器件的基本原理6.1.1 MOS结构特征6.1.2 CCD势阱深度和存储电荷能力6.1.3 电荷耦合原理6.2 电荷耦合器件基本结构6.2.1 转移电极结构6.2.2 转移信道结构6.2.3 通道的横向限制6.2.4 输入结构6.2.5 输出结构6.3 CCD的主要特性6.4 电荷耦合成像器件6.4.1 线阵电荷耦合成像器件6.4.2 面阵电荷耦合成像器件（ACCID）6.4.3 两种面型结构成像器件的比较6.4.4 扫描方式与读出转移动作6.5 彩色CCD成像器件6.5.1 彩色摄像器件6.5.2 数码相机6.6 CMOS型成像器件的像素构造6.6.1 PN结光电二极管方式6.6.2 光电门+FD方式6.6.3 掩埋型光电二极管+FD方式6.7 cMOS成像器件的彩色像素6.8 CM（）S与CCD图像器件的比较第7章致冷型红外成像器件7.1 SPRITE红外探测器7.1.1 碲镉汞的性质7.1.2 SPRITE探测器的工作原理与结构7.1.3 SPRITE探测器的响应率7.2 红外焦平面阵列的结构和工作原理7.2.1 红外探测的原理7.2.2 红外焦平面阵列特点7.2.3 红外焦平面阵列的材料7.2.4 混合式IRFPA之倒装式结构7.2.5 混合式IRFPA之Z平面结构7.2.6 单片式阵列之PtSi肖特基势垒IR.FPA 7.2.7 单片式阵列之异质结探测元IRFPA 7.2.8 单片式阵列之MIS像元IRFPA7.2.9 准单片式阵列结构7.3.IRFPA的性能参数17.3.1 光伏型红外探测器的电压响应率1 7.3.2 光伏型红外探测器的噪声和探测率7.3.3 光子探测器的背景辐射限制7.3.4 IRFPA的其他特性简述7.4 红外成像器件与材料的制备7.4.1 材料制备技术7.4.2 衬底的选择与制备7.4.3 PN结的制作第8章微测辐射热计红外成像器件8.1 热探测器的基本原理8.1.1 热探测器的基本原理8.1.2 热探测器的温度噪声限制8.2 微测辐射热计的工作原理8.2.1 微测辐射热计的工作模式8.2.2 微测辐射热计的工作原理8.3 微测辐射热计的结构8.4 微测辐射热计的响应率8.4.1 微测辐射热计热平衡方程8.4.2 无偏置的热平衡方程的解8.4.3 加偏置的热平衡8.4.4 V—I曲线的计算8.4.5 负载线8.4.6 带偏置的微辐射计的低频噪声8.4.7 微辐射计性能的数值计算8.5 微测辐射热计的噪声8.5.1 辐射计的电阻噪声8.5.2 偏置电阻的噪声8.5.3 热传导引起的温度噪声8.5.4 辐射噪声8.5.5 整个电噪声8.5.6 前置放大器噪声8.6 微辐射计信噪比8.6.1 噪声等效功率（NEP）8.6.2 噪声等效温差（NETD）8.6.3 探测率8.6.4 与理想辐射计相比较8.6.5 J0hnson噪声近似第9章热释电探测器和成像器件9.1 热释电探测器的基本原理9.1.1 热释电效应9.1.2 热释电探测器特性分析9.2 热释电材料和探测器9.2.1 热释电材料9.2.2 热释电探测器的结构形式9.2.3 热释电探测器的特点9.3 混合型热释电成像器件的设计9.3.1 热隔离以提高温度响应9.3.2 像素间热隔离以改进MTF 9.3.3 斩波器的结构9.4 单片热释电成像器件9.4.1 热释电薄膜材料9.4.2 隔离结构9.4.3 微机械加工传感器的制作流程设计9.4.4 热释电成像器件的集成电路第10章紫外探测与成像器件10.1 紫外光的特性10.1.1 紫外光波段的划分10.1.2 大气对紫外光的吸收10.1.3 紫外辐射源10.2 紫外成像器件概述10.3 紫外像增强器10.4 GaN的性质10.5 GaN和GaAIN材料的生长技术10.5.1 分子束外延10.5.2 有机金属化学气相沉积10.6 器件的制作10.7 紫外成像器件的基本结构10.7.1 PIN结构紫外探测器10.7.2 金属／（A1）GaN肖特基势垒结构10.7.3 ITO／N—GaN肖特基势垒结构10.7.4 金属一半导体一金属（MSM）紫外探测器第11章X射线探测与成像器件11.1 X射线的特性11.1.1 X射线的产生11.1.2 X射线透过和吸收特性11.1.3 X射线量的表征11.2 x射线探测与成像器件的分类11.2.1 X射线成像器件的分类11.2.2 X射线计算机断层扫描技术11.3 x射线成像器件系统的性能指标11.4 CSI／MCP反射式x射线光电阴极11.4.1 反射式X光阴极的物理过程11.4.2 反射式X光阴极的量子效率11.5 窗材料／阴极透射式X光阴极11.5.1 窗材料／阴极透射式X光阴极物理过程11.5.2 窗材料／阴极透射式X光阴极的量子效率11.6 x射线像增强器11.6.1 X射线像增强器的基本结构11.6.2 近贴型X射线像增强器11.7 x射线影像光电二极管阵列成像器件11.8 直接数字x射线影像器件11.8.1 动态成像的直接转换探测器的结构11.8.2 动态成像的直接转换探测器的工作原理11.8.3 直接转换成像器件的分辨本领11.8.4 动态成像的直接转换探测器的灵敏度参考文献。
