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　　紅外輻射光子在半導(dǎo)體材料中激發(fā)非平衡載流子電子或空穴、，引起電學(xué)性能變化。因?yàn)檩d流子不逸出體外，所以稱內(nèi)光電效應(yīng)。量子光電效應(yīng)靈敏度高，響應(yīng)速度比熱探測(cè)器快得多，是選擇性探測(cè)器。為了達(dá)到性能，一般都需要在低溫下工作。光電探測(cè)器可分為：
　　1、光導(dǎo)型：
　　又稱光敏電阻。入射光子激發(fā)均勻半導(dǎo)體中的價(jià)帶電子越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶并在價(jià)帶留下空穴，引起電導(dǎo)增加，為本征光電導(dǎo)。從禁帶中的雜質(zhì)能級(jí)也可激發(fā)光生載流子進(jìn)入導(dǎo)帶或價(jià)帶，為雜質(zhì)光電導(dǎo)。截止波長(zhǎng)由雜質(zhì)電離能決定。量子效率低于本征光導(dǎo)，而且要求更低的工作溫度。
　　2、光伏型：
　　主要是p－n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對(duì)。存在的結(jié)電場(chǎng)使空穴進(jìn)入p區(qū)，電子進(jìn)入n區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差。外電路就有電壓或電流信號(hào)。與光導(dǎo)探測(cè)器比較，光伏探測(cè)器背影限探測(cè)率大于40％；不需要外加偏置電場(chǎng)和負(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。這些特性給制備和使用焦平面陣列帶來(lái)很大好處。
　　3、光發(fā)射－Schottky勢(shì)壘探測(cè)器：
　　金屬和半導(dǎo)體接觸，典型的有PtSi/Si結(jié)構(gòu)，形成Schottky勢(shì)壘，紅外光子透過(guò)Si層為PtSi吸收，電子獲得能量躍上Fermi能級(jí)，留下空穴越過(guò)勢(shì)壘進(jìn)入Si襯底，PtSi層的電子被收集，完成紅外探測(cè)。充分利用Si集成技術(shù)，便于制作，具有成本低、均勻性好等優(yōu)勢(shì)，可做成大規(guī)模1024×1024甚至更大、焦平面陣列來(lái)彌補(bǔ)量子效率低的缺陷。有嚴(yán)格的低溫要求。用這類探測(cè)器，國(guó)內(nèi)外已生產(chǎn)出具有像質(zhì)良好的熱像儀。PtSi/Si結(jié)構(gòu)FPA是早制成的IRFPA。
　　4、量子阱探測(cè)器QWIP：
　　將兩種半導(dǎo)體材料A和B用人工方法薄層交替生長(zhǎng)形成超晶格，在其界面，能帶有突變。電子和空穴被限制在低勢(shì)能阱A層內(nèi)，能量量子化，稱為量子阱。利用量子阱中能級(jí)電子躍遷原理可以做紅外探測(cè)器。90年代以來(lái)發(fā)展很快，已有512×512、640×480規(guī)模的QWIPGaAs/AlGaAs焦平面制成相應(yīng)的熱像儀誕生。因?yàn)槿肷漭椛渲兄挥写怪庇诔Ц裆L(zhǎng)面的電極化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制，量子效率不高；響應(yīng)光譜區(qū)窄；低溫要求苛刻。人們正深入研究努力加以改進(jìn)，可望與碲鎘汞探測(cè)器一爭(zhēng)高低。

標(biāo)簽:                                    光電探測(cè)器