光電探測器的概述??

光電探測器在光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)將光轉變成電的作用，這主要是基于半導體材料的光生伏應，所謂的光生伏應是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現(xiàn)象。有些探測器探測一個脈沖后具有一段“死區(qū)時間”，在該時間內靈敏度很低。(光電導效應是指在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài)，而引起材料電導率的變化的象。即當光照射到光電導體上時，若這個光電導體為本征半導體材料，且光輻射能量又足夠強，光電材料價帶上的電子將被激發(fā)到導帶上去，使光導體的電導率變大是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現(xiàn)象，光子作用于光電導材料，形成本征吸收或雜質吸收，產生附加的光生載流子，從而使半導體的電導率發(fā)生變化，產生光電導效應。

光電探測器工作原理

光電探測器的基本工作機理包括三個過程：(1)光生載流子在光照下產生;(2)載流子擴散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉換為電壓信號。光電探測器功能現(xiàn)下的金屬探測器除了基本的探測警報功能外，一般都會提供許多各廠商精心研發(fā)的特殊功能，如：地表平衡的功能：以利機器正確比對是否發(fā)現(xiàn)金屬物而非干擾。當探測器表面有光照射時，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價帶電子可以躍遷到導帶形成光電流。

當光在半導體中傳輸時，光波的能量隨著傳播會逐漸衰減，其原因是光子在半導體中產生了吸收。半導體對光子的吸收的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。在靈敏度方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為好。通過測試半導體的本征吸收光譜除了可以得到半導體的禁帶寬度等信息外，還可以用來分辨直接帶隙半導體和間接帶隙半導體。本征吸收導致材料的吸收系數(shù)通常比較高，由于半導體的能帶結構所以半導體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出，當本征吸收開始時，半導體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數(shù)，同時導致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多，如圖 畫出了幾種常用半導體材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波長和光吸收系數(shù)、滲透深度的關系。

光電探測器的功能

現(xiàn)下的金屬探測器除了基本的探測警報功能外，一般都會提供許多各廠商精心研發(fā)的特殊功能，如：

地表平衡的功能：以利機器正確比對是否發(fā)現(xiàn)金屬物而非干擾；

選取功能：利用不同金屬物體對磁場反應差異特性來遴選或排除不同類別之金屬物件且警報提示 深度的標示，可以告知所探測到的金屬物體被埋藏的可能深度 ；

面積的標示：可以顯示探測到的金屬物體大小，提供操作人員研判是否符合開挖的需求；

語音的提示：可以立刻以語音提醒操作人員，比如燈光的照明-提供燈光以利于夜間運作。

光電探測器

光電探測器是用來探測光的裝置，大部分情況下是探測光功率。由于實際應用的要求變化多樣，因此存在很多種適合不同用途的光電探測器： 光電二極管是具有p-n結或者p-i-n結構的半導體器件（i代表本征層）（參閱PIN型光電二極管），其中光在耗盡層被吸收產生光電流。這一裝置尺寸非常小，采用合適的電子裝置情況下，該器件具有響應快，響應高線性以及很高的量子效率（即單個入射光子幾乎可以產生一個電子），動態(tài)范圍大的特點。其中非常靈敏的一類為雪崩光電二極管，有時甚至可以用于光子計數(shù)。 金屬-半導體-金屬光電探測器包含兩個肖特基接觸。它比光電二極管響應更快，帶寬為幾百GHz。 光電晶體管與光電二極管類似，來使利用了光電流的內放大。實際上，先進的光電探測技術已成為一個國家的軍事實力的重要標志。它沒有光電二極管常用。 光敏電阻器是利用了一些特定的半導體材料，例如，（CdS）。它的價格比光電二極管低，那時響應慢，并且不靈敏，具有強的非線性響應。 光電倍增管采用的是真空管。它同時具有很高的靈敏度（甚至可用于光子計數(shù)）和很高的響應速度。但是，它的價格很高，尺寸較大，并且需要很高的工作電壓。 熱釋電探測器利用非線性晶體（例如，LiTaO3）在吸收涂層處吸收光脈沖受熱后產生的熱釋電壓脈沖。它們通常用于測量調Q激光器中產生的毫焦耳脈沖能量。 熱學探測器（功率計）可以測量吸收光引起的溫度升高。這種探測器非常堅固，可以測量非常高的激光功率，但是靈敏度較低，中等的線性響應，相對較小的動態(tài)范圍。 目前關于碳納米管和石墨烯的光電探測器還在研發(fā)階段，它有潛力可以提供很大的波長范圍和很快的響應速度。將這一器件集成到光電芯片上的方法也在研究當中。