光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識

1、現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁，共51頁序信息檢測技術(shù)信息檢測技術(shù)光學(xué)檢測技術(shù)光學(xué)檢測技術(shù)電子檢測技術(shù)電子檢測技術(shù)易與物質(zhì)發(fā)生聯(lián)系，傳播速度快易與物質(zhì)發(fā)生聯(lián)系，傳播速度快,頻帶寬，信息容量大頻帶寬，信息容量大易存儲，可轉(zhuǎn)移，好控制易存儲，可轉(zhuǎn)移，好控制光電檢測技術(shù)光電檢測技術(shù)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁，共51頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁，共51頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁，共51頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁，共51頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁，共51頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁，共51頁本課程所討論的主要內(nèi)容本課程所討論的主要內(nèi)容第一章：光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識第一章：光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識第二章：光電檢測中的常用光源第二章：光電檢測中的常用光源第三

2、章：結(jié)型光電器件第三章：結(jié)型光電器件第四章：光電導(dǎo)器件第四章：光電導(dǎo)器件第五章：真空光電器件第五章：真空光電器件補(bǔ)充：光電測試技術(shù)的一些簡單應(yīng)用補(bǔ)充：光電測試技術(shù)的一些簡單應(yīng)用第六章：真空成像器件第六章：真空成像器件第八章：紅外輻射與紅外探測器第八章：紅外輻射與紅外探測器第七章：固體成像器件第七章：固體成像器件第第9章：光導(dǎo)纖維與光纖傳感器章：光導(dǎo)纖維與光纖傳感器現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁，共51頁第一章第一章 光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識被測對被測對像像光學(xué)光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)光電光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換被測對象的被測對象的信息加載信息加載光源光源信息信息載體載體光電探光電探測器測器信息處理信息處理

3、光電檢測系光電檢測系統(tǒng)組成：統(tǒng)組成：tdnTt 放大放大邊緣檢測邊緣檢測電動機(jī)電動機(jī)驅(qū)動驅(qū)動門控門控處理處理主主振振激光激光外徑外徑掃描掃描儀原儀原理圖理圖例：例：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁，共51頁1.1 輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念紫外輻射紫外輻射可見光輻射可見光輻射X光輻射光輻射紅外光輻射紅外光輻射波長波長 10納納米米1毫米（頻率毫米（頻率3*1011 3*1016 HZ)范圍的電磁范圍的電磁輻射輻射紅紅、橙橙、黃黃、綠綠、青青、藍(lán)藍(lán)、紫紫(100380nm)(380780nm)（10100nm)(780nm1mm)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁，共51頁1.輻射度學(xué)輻射度學(xué)對各種電磁

4、輻射進(jìn)行對各種電磁輻射進(jìn)行定量評價的一門科學(xué)定量評價的一門科學(xué)工具：工具：光接收器件光接收器件結(jié)果：結(jié)果：與與光能量光能量相關(guān)的各種物理量相關(guān)的各種物理量評價對象：電磁輻射評價對象：電磁輻射2.光度學(xué)光度學(xué)工具：工具：人眼（或仿人眼的探測器）人眼（或仿人眼的探測器）對象：可見光輻射對象：可見光輻射對可見輻射作用于人對可見輻射作用于人眼所引起的眼所引起的“光光”感感覺進(jìn)行定量評價，是覺進(jìn)行定量評價，是一種生理效應(yīng)一種生理效應(yīng)結(jié)果：結(jié)果：對對人眼刺激人眼刺激大小的各大小的各種物理量種物理量用下標(biāo)用下標(biāo)(e)用下標(biāo)用下標(biāo)(v)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁，共51頁1.1.1 輻射度學(xué)基本物理量輻射度學(xué)基本物

5、理量1. 輻射功率輻射功率（輻射通量輻射通量）對于輻射源對于輻射源-單位時間內(nèi)向空間各個方向發(fā)射的總能量。單位時間內(nèi)向空間各個方向發(fā)射的總能量。單位：單位：W（瓦特）（瓦特）對于電磁波的傳播對于電磁波的傳播-單位時間通過某一截面的電磁波能量單位時間通過某一截面的電磁波能量對于電磁波的接收對于電磁波的接收-單位時間內(nèi)某一截面接收到的電磁能單位時間內(nèi)某一截面接收到的電磁能發(fā)射發(fā)射A1A2傳播傳播A接收接收如果是多波長輻射，如果是多波長輻射，則有：則有：0eed光譜功率譜密度光譜功率譜密度現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁，共51頁 點(diǎn)光源點(diǎn)光源: : 在某一方向上，在單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻射在某一方向上，在單位立

6、體角內(nèi)發(fā)出的輻射通量（描述輻射體在不同方向上的輻射特性）。通量（描述輻射體在不同方向上的輻射特性）。2、輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度單位單位：srW /向空間各個方向輻射均勻的點(diǎn)光源：向空間各個方向輻射均勻的點(diǎn)光源：4Iee如果輻射是多波長的電磁波則：如果輻射是多波長的電磁波則：dII0ee如果輻射不均勻，則如果輻射不均勻，則方向上的輻射強(qiáng)度，可表示為：方向上的輻射強(qiáng)度，可表示為：eIded現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁，共51頁dA3、輻射亮度輻射亮度單位：單位：2/msrW-表征輻射面發(fā)光強(qiáng)弱并與輻射面特性有關(guān)的物理量。面元表征輻射面發(fā)光強(qiáng)弱并與輻射面特性有關(guān)的物理量。面元 dS dS 在在方向的輻射亮度定義為

7、：方向的輻射亮度定義為：此面元在此面元在方向方向d d體積角內(nèi)的的輻射通量體積角內(nèi)的的輻射通量d de e 除立體角的大小除立體角的大小d d 和和此面元在觀測方向上的表觀面積此面元在觀測方向上的表觀面積coscos(dS) (dS) 。dcosdSdLeedLL0eeeL如果是多波長輻如果是多波長輻射則：射則：如果輻射不均勻，則如果輻射不均勻，則方向上的輻亮度，可表示為：方向上的輻亮度，可表示為：eddcosdSddSN NcosdsIedSed現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁，共51頁4、輻射出射度輻射出射度- - 光源單位時間由單位表面積輻射出的電磁能光源單位時間由單位表面積輻射出的電磁能（包括所有

8、方向）（包括所有方向） ，或者說單位輻射面發(fā)出的輻，或者說單位輻射面發(fā)出的輻通量。用來描述輻射體表面不同位置的輻射特性。通量。用來描述輻射體表面不同位置的輻射特性。dA1dA2dAdMee單位：單位：W/m2- - 受照面上單位時間單位表面積接受的輻射受照面上單位時間單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻通量。能，或單位表面積接受的輻通量。5、輻照度輻照度單位：單位：W/m2dA1dA2dAdEeedEE0eedMM0ee同樣有：同樣有：同樣有：同樣有：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁，共51頁1.1.2 光度學(xué)基本物理量光度學(xué)基本物理量（一）光度學(xué)量和輻射度學(xué)量的關(guān)系（一）光度學(xué)量和輻射度學(xué)量的關(guān)

9、系1. 光譜靈敏度光譜靈敏度K 及及 視見函數(shù)視見函數(shù)Ve相同相同波長（波長（）不同）不同產(chǎn)生對人眼產(chǎn)生對人眼不同的刺激不同的刺激程度程度人眼對光人眼對光的感受是的感受是光波長的光波長的函數(shù)函數(shù)單位時間內(nèi)發(fā)射、單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的光傳播或接收的光量量dKev21K 光譜靈敏度光譜靈敏度(lm/W)(lm/W)(1)(1)光譜靈敏度光譜靈敏度v光通量光通量(lm流明流明)eK現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁，共51頁定義定義: 視見函數(shù)視見函數(shù)mKKVVkkmdCVdkeev2121V明視明視0.55m 10.380.7K明視明視暗視暗視0.55m0.52 m Km= 683（lm/W）0.380.

10、7不同波長的光譜不同波長的光譜靈敏度，如圖所靈敏度，如圖所示：示：C(2)(2)視見函數(shù)視見函數(shù)CVd21v=683=683lm/Wlm/W現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十七頁，共51頁（二）光度學(xué)量（二）光度學(xué)量A1A2A1A2輻射通量輻射通量e單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)發(fā)射發(fā)射、傳播傳播或或接收接收的輻射能量。的輻射能量。21dee復(fù)色復(fù)色光時光時-單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)發(fā)射發(fā)射、傳傳播播或或接收接收的光量。的光量。21dvv復(fù)色復(fù)色光時光時1、光通量光通量vA lm(流明流明）W（瓦特）（瓦特）ddCVvev2121現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十八頁，共51頁- 點(diǎn)光源點(diǎn)光源在某一方向上，單位在某一方向上，單位立體角立體角

11、內(nèi)發(fā)出的輻射通量。內(nèi)發(fā)出的輻射通量。- 點(diǎn)光源點(diǎn)光源在某一方向上，單位在某一方向上，單位立體角內(nèi)的立體角內(nèi)的光通量。光通量。2、發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度單位單位：ddIee輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度eI單位單位：srW /srlm/ddIvvvI（cd 坎德拉）坎德拉） dd七個基本物理量之一七個基本物理量之一現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十九頁，共51頁-面元面元dSdS在在方向方向d d體積體積角內(nèi)的的光通量角內(nèi)的的光通量d dv v 除立體除立體角的大小角的大小d d 和此面元在觀測和此面元在觀測方向上的表觀面積方向上的表觀面積coscos(dS)(dS)。3、光亮度光亮度單位：單位：ddSdLvvcos222/mcdm

12、srlm輻射亮度輻射亮度ddSdLeecos22msr/W-面元面元dSdS在在方向方向d d體積體積角內(nèi)的的輻通量角內(nèi)的的輻通量d de e 除立體除立體角的大小角的大小d d 和此面元在觀測和此面元在觀測方向上的表觀面積方向上的表觀面積coscos(dS)(dS)。dA2ddcosdSdSN N現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十頁，共51頁4、光、光出射度出射度- - 光源單位時間由單位表光源單位時間由單位表面積輻射出的光量（包括所面積輻射出的光量（包括所有方向）有方向） ，或者說單位輻射，或者說單位輻射面發(fā)出的光通量。面發(fā)出的光通量。dA1dA2dAdMee單位：單位：lm/m2輻射出射度輻射出射度eM

13、- - 光源單位時間由單位光源單位時間由單位表面積輻射出的電磁能（包表面積輻射出的電磁能（包括所有方向）括所有方向） ，或者說單，或者說單位輻射面發(fā)出的輻通量。位輻射面發(fā)出的輻通量。dAdMee單位：單位：W/m2vM現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十一頁，共51頁- - 受照面上單位時間單位受照面上單位時間單位表面積接受的光量，或單位表表面積接受的光量，或單位表面積接受的光通量。面積接受的光通量。5、照度照度單位：單位：lm/m2dA1dA2dAdEvv- - 受照面上單位時間單位受照面上單位時間單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻射能，或單位表面積接受的輻通量。表面積接受的輻通量。輻照度輻照度eE

14、單位：單位：W/m2dAdEeevE(lx 勒克斯）勒克斯）現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十二頁，共51頁1.1.3 其它基本概念其它基本概念1. 點(diǎn)源點(diǎn)源dAdAIdd2r)(cosdAdAd某面元上的照度與面元到光源某面元上的照度與面元到光源的距離的平方成反比的距離的平方成反比-平方反比平方反比定律定律同時也與面源的方向有關(guān)同時也與面源的方向有關(guān)II IrEcosrI2d對于沿各方對于沿各方向勻均輻射向勻均輻射的點(diǎn)源的點(diǎn)源40IdI4點(diǎn)源對面的照度點(diǎn)源對面的照度-Id光源光源 Sd總輻射通總輻射通量為：量為：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十三頁，共51頁2. 擴(kuò)展源擴(kuò)展源-有一定面積的輻射源有一定面積的輻射源朗伯源朗

15、伯源或稱為或稱為余弦輻射體余弦輻射體向空間各個方向的輻射向空間各個方向的輻射亮度相同，理想化的擴(kuò)展亮度相同，理想化的擴(kuò)展源源輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度I 與方向角與方向角滿足余弦滿足余弦定律的輻射體。定律的輻射體。大部分輻射體大部分輻射體都有此性質(zhì)都有此性質(zhì) coscos2dsIddSdLcosII0cosII0dSII0余弦定律余弦定律dsIcosdscosIL00常數(shù)常數(shù)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十四頁，共51頁ddLdSdsincos22020sincosddLdSd根據(jù)輻出度的定義根據(jù)輻出度的定義dSLdSdLdSdcos2dsinrddSdLcos2根據(jù)亮度根據(jù)亮度的定義的定義朗伯源向空間各個方位的總輻

16、射通量的計算朗伯源向空間各個方位的總輻射通量的計算-rd2rdAdddsindLdS2rLdSdMdSddAdAd現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十五頁，共51頁3. 漫反射面漫反射面-把入射光向各個方向均把入射光向各個方向均勻的散射的各種表面勻的散射的各種表面EdSdi設(shè)某一漫反射面設(shè)某一漫反射面dSdS所受的光照度為所受的光照度為E E，則此面接收到的光通量，則此面接收到的光通量為：為：設(shè)此反射面的反射系數(shù)為設(shè)此反射面的反射系數(shù)為K K，則它反射的光通量為：，則它反射的光通量為：KEdSds朗伯輻朗伯輻射體射體不透明不透明漫反漫反射體射體dSLdssKELs透明漫反射體透明漫反射體亮度減半亮度減半2KEL

17、s現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十六頁，共51頁4. 定向輻射體定向輻射體-光線的發(fā)射方向比較集中光線的發(fā)射方向比較集中如：激光器如：激光器cosSL太陽的輻射亮度只有太陽的輻射亮度只有3 3* *10108 8W/(sr.mW/(sr.m2 2) )msr/(W10210現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十七頁，共51頁1.2 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.電子的共有化運(yùn)動電子的共有化運(yùn)動2.能帶的形成能帶的形成能級能級3s2p1.2.1 固體的能帶結(jié)構(gòu)固體的能帶結(jié)構(gòu)允帶允帶禁帶禁帶允帶允帶允帶允帶禁帶禁帶現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十八頁，共51頁3.能帶的結(jié)構(gòu)能帶的結(jié)構(gòu)價價帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶禁帶禁帶物質(zhì)的導(dǎo)電性：物質(zhì)的導(dǎo)電性：價價

18、帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶禁帶禁帶價帶中的空穴價帶中的空穴導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)帶中的電子價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶內(nèi)層內(nèi)層能帶能帶禁帶禁帶禁帶禁帶內(nèi)層內(nèi)層能帶能帶禁帶禁帶滿帶：滿帶：被電子填滿的能帶被電子填滿的能帶空帶：沒有空帶：沒有電子占據(jù)的能帶電子占據(jù)的能帶現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十九頁，共51頁4.N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶低低溫溫下下低溫下硅晶體中的價帶中所有的能級都低溫下硅晶體中的價帶中所有的能級都被電子占據(jù)，即被填滿，價帶以下的能被電子占據(jù)，即被填滿，價帶以下的能帶被內(nèi)層電子填滿，而導(dǎo)帶的能級是空帶被內(nèi)層電子填滿，而導(dǎo)帶的能級是空的，所以不導(dǎo)電。的，所以不導(dǎo)電。價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶

19、禁帶本征激發(fā)本征激發(fā)常常溫溫下下被激發(fā)到共價鍵之外被激發(fā)到共價鍵之外不不導(dǎo)導(dǎo)電電弱弱導(dǎo)導(dǎo)電電性性1）本征半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十頁，共51頁2）摻摻5族元素時族元素時-N型半導(dǎo)體的能級型半導(dǎo)體的能級處于共價鍵之外處于共價鍵之外低低溫溫下下價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶雜質(zhì)能級雜質(zhì)能級現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十一頁，共51頁價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶施主施主能級能級本征激發(fā)本征激發(fā)+雜質(zhì)激發(fā)雜質(zhì)激發(fā)價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶雜質(zhì)能級雜質(zhì)能級低低溫溫下下常常溫溫下下被激發(fā)至導(dǎo)帶被激發(fā)至導(dǎo)帶現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十二頁，共51頁3）摻）摻3族元素時族元素時-P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體低低溫溫下下B價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶雜質(zhì)能

20、級雜質(zhì)能級現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十三頁，共51頁價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶雜質(zhì)能級雜質(zhì)能級常常溫溫下下B低低溫溫下下受主受主能級能級價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶雜質(zhì)激發(fā)雜質(zhì)激發(fā)+本征激發(fā)本征激發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十四頁，共51頁1.2.2熱平衡下的載流子濃度熱平衡下的載流子濃度本征半導(dǎo)體中的載流子本征半導(dǎo)體中的載流子價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶本征激發(fā)本征激發(fā)開始時：激發(fā)開始時：激發(fā)復(fù)合復(fù)合復(fù)復(fù)合合一段時間后：激發(fā)一段時間后：激發(fā)=復(fù)合復(fù)合（載流子濃度增大）（載流子濃度增大）（載流子濃度穩(wěn)定）（載流子濃度穩(wěn)定）熱平衡狀態(tài)熱平衡狀態(tài)設(shè)由低溫到高溫的過程設(shè)由低溫到高溫的過程現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十五頁，共51頁1.2.3 半導(dǎo)體中的非平

21、衡載流子半導(dǎo)體中的非平衡載流子非平衡載流子非平衡載流子-通過注入或光激發(fā)方式使載流了濃度超出熱平衡時的濃度，這些超出通過注入或光激發(fā)方式使載流了濃度超出熱平衡時的濃度，這些超出的載流子通常稱為的載流子通常稱為非平衡載流子非平衡載流子，或，或過剩載流子過剩載流子。1.半導(dǎo)體材料的光吸收效應(yīng)半導(dǎo)體材料的光吸收效應(yīng)1）本征吸收）本征吸收價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶常溫光照時常溫光照時價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶常溫?zé)o光照時常溫?zé)o光照時EggEh要發(fā)生光電導(dǎo)效應(yīng)，必須要發(fā)生光電導(dǎo)效應(yīng)，必須滿足：滿足：g0Ehcg0E24. 1單位是單位是m m現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十六頁，共51頁2）雜質(zhì)吸收）雜質(zhì)吸收N型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：價帶價

22、帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶低溫?zé)o光照時低溫?zé)o光照時Ed價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶低溫有光照時低溫有光照時價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶低溫?zé)o光照時低溫?zé)o光照時Ea工作時溫度要低工作時溫度要低-防止熱激發(fā)防止熱激發(fā)價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶低溫有光照時低溫有光照時P型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十七頁，共51頁2. 非平衡載流子濃度非平衡載流子濃度光照射半導(dǎo)體時：光照射半導(dǎo)體時：載流子的濃度增加載流子的濃度增加停止光照射后：停止光照射后：由于復(fù)合，載流子的濃度不斷的減少，由于復(fù)合，載流子的濃度不斷的減少，直到熱平衡直到熱平衡復(fù)合方式有復(fù)合方式有直接復(fù)合直接復(fù)合-導(dǎo)帶中的電子直接回到價帶導(dǎo)帶中的電子直接回到價帶填充空位填充空位間接復(fù)合間接復(fù)

23、合-通過通過“缺陷、錯位、缺陷、錯位、雜質(zhì)雜質(zhì)”等形成的復(fù)合中心復(fù)合等形成的復(fù)合中心復(fù)合價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十八頁，共51頁1.2.4 載流子的擴(kuò)散和漂移載流子的擴(kuò)散和漂移1.擴(kuò)散擴(kuò)散-在某種作用下（如光照），使材料中的局部位置的光生載流子在某種作用下（如光照），使材料中的局部位置的光生載流子濃度高于其它地方的載流了濃度，這時載流子就從濃度高的地方向濃度高于其它地方的載流了濃度，這時載流子就從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為濃度低的地方運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)散擴(kuò)散dxdnqDJnnD擴(kuò)散形成電流的大小：擴(kuò)散形成電流的大?。篸xdpqDJppD2.飄移飄移-

24、在電場做用下電荷的移動在電場做用下電荷的移動EJxppqnnqEnqJnnEEpqJpnExxqnJxnxE對于空穴導(dǎo)電對于空穴導(dǎo)電現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十九頁，共51頁dxdnqDEnqJJJnnnDnEn2.總電流總電流dxdpqDEpqJJJpppDpEP電子電子空穴空穴總電流總電流npJJJ現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十頁，共51頁1.3 基本定律基本定律1.3.1 黑體輻射定律黑體輻射定律黑體黑體：有一類物體其表面不反射光，它們能夠在任何溫度下：有一類物體其表面不反射光，它們能夠在任何溫度下吸收射來的一切電磁輻射，這類物體就叫絕對黑體。吸收射來的一切電磁輻射，這類物體就叫絕對黑體。)T ,()T ,(

25、)T ,(aaB吸收比吸收比:模擬黑體：模擬黑體：)T ,()T ,()T ,(rB反射比反射比:10現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十一頁，共51頁)T ,()T ,(M.)T ,()T ,(M)T ,()T ,(M)T ,()T ,(MBeB33e22e11e常數(shù)常數(shù))T ,(M)T ,()T ,(M)T ,()T ,(MeB22e11e)T ,(M)T ,(M)T ,(eBe1)T ,(aB光譜發(fā)射率光譜發(fā)射率)1e(c)T ,(MTc51eB2T/C512ec短波區(qū)或溫度不短波區(qū)或溫度不高的情況下高的情況下)Km(1043879. 1k/hcc22)mW(1074. 3hc2c21621-吸收能力強(qiáng)，

26、發(fā)射能力也強(qiáng)吸收能力強(qiáng)，發(fā)射能力也強(qiáng)),(T現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十二頁，共51頁700K900K400K( (m m）2Me(,T)4 6 8)T ,(MebT/C512ec短波區(qū)或溫度不高的情況下短波區(qū)或溫度不高的情況下4T一定溫度下總的一定溫度下總的輻射出射度輻射出射度428KmW1067. 5BTmKm10897. 2B3)T(MeB0eBd)T ,(MMe(,T)Me(,T)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十三頁，共51頁噪聲：信號隨機(jī)的、瞬間幅度不能預(yù)知的起伏噪聲：信號隨機(jī)的、瞬間幅度不能預(yù)知的起伏TntitiTtii0222 )()(1)(圴方噪聲：圴方噪聲：噪聲：信號隨機(jī)的、瞬間幅度不能預(yù)知的起伏噪

27、聲：信號隨機(jī)的、瞬間幅度不能預(yù)知的起伏TntitiTtii0222 )()(1)(圴方噪聲：圴方噪聲：白噪聲：功率譜大小與頻率無關(guān)白噪聲：功率譜大小與頻率無關(guān)1/1/f 噪聲：功率譜與噪聲：功率譜與1/1/f 成正比成正比噪聲功率譜：噪聲功率譜：)()(2fifsn現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十四頁，共51頁-在任何電阻性材料中在任何電阻性材料中, , 載流子都會載流子都會有無規(guī)則的熱運(yùn)動有無規(guī)則的熱運(yùn)動, ,從而引起輸出電流或電從而引起輸出電流或電壓的起伏，此種噪聲稱為壓的起伏，此種噪聲稱為.是最常見的一種噪聲形式是最常見的一種噪聲形式. .RfKT4i2nt一些不連續(xù)的量的隨機(jī)起伏形成的噪一些不連續(xù)的

28、量的隨機(jī)起伏形成的噪聲，聲，如：入射到光電探測器表面的光子，如：入射到光電探測器表面的光子，光電子從光電陰極表面逸出等過程光電子從光電陰極表面逸出等過程fqIint 22fRKTun 42現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十五頁，共51頁-這類噪聲的大小與頻率成反比這類噪聲的大小與頻率成反比, ,因此而因此而得名得名, ,它的產(chǎn)生與器件的雜質(zhì)和工藝缺陷有關(guān)它的產(chǎn)生與器件的雜質(zhì)和工藝缺陷有關(guān), ,但原因比較復(fù)雜但原因比較復(fù)雜. . ffcIi2nf半導(dǎo)體受光照時，載流子不斷地產(chǎn)半導(dǎo)體受光照時，載流子不斷地產(chǎn)生生- -復(fù)合，載流子產(chǎn)生復(fù)合，載流子產(chǎn)生- -復(fù)合的平均復(fù)合的平均數(shù)是一定的，但某一瞬間是起伏的，數(shù)是一定的，但某一瞬間是起伏的，這種起伏引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率的起伏，這種起伏引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率的起伏，從而使輸出電流或電壓值起伏，由從而使輸出電流或電壓值起伏，由此引入的噪聲叫此引入的噪聲叫)f2(1NfI4i202grn2現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十六頁，共51頁由于器件本身溫度變化引起的噪聲由于器件本身溫度變化引起的噪聲)2(1 4222ttnfGfkTi現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十七頁，共51頁電壓響應(yīng)率電壓響應(yīng)率(V/