硅探测器的基本原理

通过光伏效应，硅探测器提供了一种将光能转化为电流的方法。这种现象背后的理论根源是探测器价带和导带之间的小能隙。当具有足够能量将电子从价态激发到导带的光入射到探测器上时，由此产生的电荷积累会导致连接电路中的电流流动。由于光不是激发电子的唯一能量来源，探测器会产生一定量的电流，而这些电流并不代表入射光。例如，热能的波动很容易被误认为是光强度的变化。存在各种各样的“非光”贡献，当它们相加时，构成了探测器内的总噪声。总信号输出与噪声水平的比率称为信噪比(S/N)，可用于确定噪声是否会成为特定应用的问题。虽然噪声肯定是表征探测器的关键手段，但它只是选择探测器时应该考虑的特征之一。以下术语和定义框概述了有关探测器的一些关键问题。

不同的工作模式

光伏(无偏压)：在光伏(PV)运行期间，没有外部偏压施加到光电二极管上。由于暗电流是偏置幅度的函数，PV操作消除了作为噪声源的暗电流。在这种情况下，NEP(或噪声等效功率)将更低，从而允许在较低波长下具有更高的灵敏度。这使其成为低信号检测的理想选择。一个缺点是在较高波长下的响应率略低(见图)。

光电导(偏置)：在光电导(PC)操作期间，光电二极管上的反向偏置会带来许多响应优势，例如更快的上升时间。这使得这种操作更适合高频应用。一个不便之处是，暗电流随着施加的偏置电流而增加，因此噪声被引入系统。

术语和定义

响应度(R)：探测器产生电信号的有效性的度量。光输入(瓦特)和响应率的乘积产生探测器的预测输出(安培)。随温度变化。

检测率(D)：D是光电二极管检测能力的度量。

电容(C)：也称为结电容，与光电二极管的上升时间有关。电容越小，上升时间越短，反之亦然。

暗电流(Id)：在施加反向偏压的黑暗中操作时与探测器相关的电流。温度升高和反向偏压将导致暗电流增加。此外，较大的有源区通常具有较高的暗电流。

击穿电压(BDV)：探测器开始表现为导体的电压。

噪声等效功率(NEP)：在探测器上产生与噪声相等的信号所需的入射光功率。在这种情况下，信噪比等于1。

上升时间(Tr)：探测器输出从其最终值的10%到90%所需的时间。

饱和电流(Isat)：最大水平，超过该水平，输出电流偏离线性10%。

审核编辑 黄宇