光電導探測器

利用半導體材料的光電導效應製作的探測器。所謂光電導效應，是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現象。光電導探測器的各個領域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用於射線測量和探測、工業自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用於飛彈制導、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導體的另一套用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴散引起圖像模糊，連續薄膜靶面都，如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可採取鑲嵌靶面的方法，整個靶面由約10萬個單獨探測器組成。

基本介紹

• 中文名：光電導探測器
• 概述：利用光電導效應製成的一種器件
• 材料：高阻多晶材料
• 用途：軍事和國民領域有廣泛用途

工作原理

效應的一種。當照射的光子能量hv等於或大於半導體的禁頻寬度Eg時，光子能夠將價帶中的電子激發到導帶，從而產生導電的電子、空穴對,這就是本徵光電導效應。這裡h是普朗克常數，v是光子頻率,Eg是材料的禁頻寬度（單位為電子伏）。因此，本徵光電導體的回響長波限λc為λc=hc/Eg=1.24/Eg　(μm)

式中 c為光速。本徵光電導材料的長波限受禁頻寬度的限制.凡禁頻寬度或雜質離化能合適的半導體材料都具有光電效應。但是製造實用性器件還要考慮性能、工藝、價格等因素。常用的光電導探測器材料在射線和可見光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等;在近紅外波段有：PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等;在長於8微米波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si摻雜、Ge摻雜等；CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式製成光電導探測器。

分類

可見光波段的光電導探測器

CdS、CdSe、CdTe 的回響波段都在可見光或近紅外區域，通常稱為光敏電阻。它們具有很寬的禁頻寬度（遠大於1電子伏）,可以在室溫下工作，因此器件結構比較簡單，一般採用半密封式的膠木外殼，前面加一透光視窗，後面引出兩根管腳作為電極。高溫、高濕環境套用的光電導探測器可採用金屬全密封型結構，玻璃視窗與可伐金屬外殼熔封。

紅外波段的光電導探測器

簡介

PbS、Hg1-xCdxTe 的常用回響波段在 1～3微米、3～5微米、8～14微米三個大氣透過視窗。由於它們的禁頻寬度很窄，因此在室溫下，熱激發足以使導帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對輻射的靈敏度。回響波長越長的光，電導體這種情況越顯著，其中1～3微米波段的探測器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。

3～5微米波段的探測器分三種情況

①在室溫下工作，但靈敏度大大下降，探測度一般只有1～7×108厘米·瓦-1·赫；②熱電致冷溫度下工作(約-60℃),探測度約為109厘米·瓦-1·赫;③77K或更低溫度下工作,探測度可達1010厘米·瓦-1·赫以上。8～14微米波段的探測器必須在低溫下工作，因此光電導體要保持在真空杜瓦瓶中，冷卻方式有灌注液氮和用微型製冷器兩種。

時間常數對比

紅外探測器的時間常數比光敏電阻小得多,PbS探測器的時間常數一般為50～500微秒,HgCdTe探測器的時間常數在10-6～10-8秒量級，紅外探測器有時要探測非常微弱的輻射信號,例如10-14 瓦；輸出的電信號也非常小,因此要有專門的前置放大器。