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光电导效应名词解释_光电导效应的应用

2021年02月25日 15:27 次阅读

光电导效应名词解释

光电导效应,又称为光电效应、光敏效应,是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光照射到某些物体上后,引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。

光电导效应是两种内光电效应中的一种。所谓内光电效应,是指受到光照的半导体的电导率σ发生变化或产生光生电动势的现象。其中,由于光照而引起半导体的电导率σ发生变化的现象称为光电导效应(photoconducTIveeffects)。当光照射到半导体材料时,材料吸收光子的能量,使非传导态电子变为传导态电子,引起载流子浓度增大,因而导致材料电导率增大。在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子-空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。

光电导效应的应用

光电导效应的应用主要体现在光电导材料的应用上。光电导材料是一种灵敏、快速的光电器件。通过它,能灵敏、快速地将接受到的光信号转换成对应的电信号,广泛地应用于国民经济、军事、科学技术等各个部门和社会生活的方方面面,特别是现代高新技术之中。

在基础光电器件中的应用

(1)在探测器中的应用

利用光电导效应原理工作的探测器称为光电导探测器。作为半导体材料的一种体效应,光电导效应无须形成p-n结。光照越强,光电导材料的电阻率越小,故光电导材料又称为光敏电阻。不含杂质的光敏电阻一般在室温下工作,适用于可见光和近红外辐射探测,含杂质的光敏电阻通常必须在低温条件下工作,常用于中、远红外辐射探测。

(2)在摄像管中的应用

光电导材料是目前摄像管中应用最为广泛的光电变换材料之一。与利用外光电效应的摄像管相比,光电导摄像管突出的优点是:体积小、重量轻、结构简单、灵敏度高等。目前,它已广泛地应用于工业监控系统。

军事领域中的应用

(1)红外夜视仪(热像仪)

通过光电导材料,热像仪中的红外光可变成可见光,即将红外图像转化为可见光图像,以便作战人员观察夜间战场情况。这一过程分为两步进行:首先是使用对红外辐射敏感的红外光电导探测器,把红外辐射信号变成电信号,该信号的大小正比于红外辐射的强度;其次是通过电视显像系统将电信号显示于电视屏幕上。

热像仪是当代夜视技术发展的最高水平,广泛应用于各类红外观察仪、红外热瞄器、坦克上的潜望仪器、带光测距机、火控系统与跟踪系统之中,具有隐蔽性好、抗干扰性强、分辨率高、全天候性等优点。

(2)导弹系统中的制导装置和反导弹系统中的预警装置

红外光电导摄像管是红外制导导弹的眼睛。许多军事目标(飞机、坦克、军舰等)都装有大功率发动机,其动力部分是强大的红外辐射源,可形成红外制导导弹的目标控制信号。当信号被导弹接受后,经处理去驱动导弹的控制系统,在红外光电导摄像管的协助下,不断矫正导弹的飞行方向,逼近目标并加以摧毁。用导弹拦截导弹,关键在于传感器准确及时地探测、跟踪目标。由对红外光响应速度快、灵敏度高、有较高响应率的光电导材料制成的红外光电导探测器,可安装在预警飞机或预警卫星上,能准确及时地探测、跟踪敌方导弹尾焰的红外辐射,是反导弹系统预警装置中的重要组成部分。红外光电导制导、探测技术具有不易受干扰、定位准确率高、结构简单、成本低、可探测超低空目标等优点,但受气象条件的影响比较大,往往要和雷达配合,以便取长补短。目前,许多地空导弹是雷达)红外双模制导导弹。有趣的是,光电导效应同样应用于隐身技术。

其他应用

(1)在生产生活中的应用

在生产生活方面,光敏电阻可应用在各种自动控制装置和光检测设备中,如生产线上的自动送料、自动门装置、航标灯、路灯、应急自动照明、自动给水停水装置、生产安全装置、烟雾火灾报警装置、照相机的自动调节、电子计算机的输入设备以及医疗器械(如光电脉搏计、心电图仪)等方面。此外,还可应用于电子乐器、电视和其它家用电器中。

(2)在教育教学中的应用

在教育教学方面,光电导摄像管可广泛地应用于学校教育教学的监督和管理评价工作之中。光电导材料应用于扫描仪、复印机、投影仪,给学校的教学和人们日常的学习和交流带来方便。

(3)在科学研究中的应用

在科学研究方面,利用红外光电导,可以遥感物体表面温度、无损探伤、气象遥感、地学遥感等。

总之,光电导传感和遥感技术对于自动控制、机电一体化十分重要。

光电导材料的应用前景展望

探测、传感技术的发展离不开高性能的光电器件材料。在今后一段时间内,响应速度更快、响应效率更好、灵敏度更高、响应频率更宽的高性能光电导材料,将是光电导技术研究的主要发展方向。

综上所述,人类已经进入信息时代,半导体和微电子技术无疑是信息社会的核心技术之一。展望未来,在光电子技术的革命中,光电导材料会在光学、集成光电子学和分子电子学领域发挥重大作用。在语言和图像的识别中,在复杂情况下作出判断的人工智能以及神经网络和模拟人脑等方面的发展中,半导体微电子技术和光电子技术仍将是未来科学技术革命的主要内容,作为一种性能不断优化的基础元器件,光电导材料将会作出巨大的贡献。
责任编辑:YYX

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