较强功率的激光辐照半导体探测器时既产生光电效应又产生热效应,提出了反映光电效应的载流子输运模型和反映热效应的热扩散模型.计算了不同激光辐照功率密度下PC型HgCdTe探测器内的光生载流子浓度和热平衡载流子浓度,由此对探测器的瞬变行为进行了仿真计算,仿真结果与实验结果相吻合.

在半导体材料领域中，InGaAs（铟镓砷化物）因其在近红外波段具有优异的光电特性而备受关注。PIN型光电探测器是一种具有内在层的光电二极管，其中P代表正掺杂层，I代表本征层，N代表负掺杂层。这种结构能够有效地分离光生载流子，从而提高器件的响应度和速度，使其在高速、高灵敏度的光电探测领域得到广泛应用。 silvaco是一种先进的半导体器件仿真软件，它能够对半导体器件的工作过程进行模拟和分析。通过silvaco软件仿真的InGaAs PIN型光电探测器，研究者和工程师可以深入理解器件内部的物理过程，以及如何通过改变材料参数、结构设计或外部电路设计来优化探测器的性能。 在silvaco仿真的环境中，用户可以根据具体需求选择不同的输出模块。例如，响应度模块能够输出探测器对不同光强的响应特性，这有助于设计者优化探测器的灵敏度；暗电流模块则提供了在无光照条件下器件电流的输出，这对于评估探测器的噪声水平和温度特性至关重要；瞬态响应模块则分析器件对光脉冲的反应速度，这对于研究器件在高速通信中的应用非常关键。LDR（动态范围）模块关注器件检测不同光强的能力，而量子效率模块则反映了器件转换光子为电子的效率。 silvaco仿真的InGaAs PIN型光电探测器不仅限于上述性能指标的分析，通过软件的参数调整，用户可以进一步研究如温度变化、光照角度、入射光波长等因素对探测器性能的影响。此外，通过仿真的手段，可以在不实际制造出物理样品的情况下，对探测器进行设计迭代，这极大地节省了研发成本，缩短了研发周期。 silvaco仿真的InGaAs PIN型光电探测器在实际应用中具有广泛前景。由于InGaAs材料的带隙较窄，使其对近红外光有很高的吸收效率，因此这种探测器在光纤通信、夜视成像、环境监测、医疗诊断等众多领域具有极大的应用潜力。通过silvaco仿真，可以对器件的性能进行优化，进而开发出更加高效、可靠、成本更低的光电探测器产品。 silvaco软件的用户界面友好，参数设置灵活多样，使得即使是复杂的器件结构也能简单快速地进行模拟。这种仿真工具为半导体光电器件的创新设计和性能优化提供了强有力的支撑，极大地推动了光电探测技术的发展。

光电探测器前置放大电路设计是将光信号转化为电信号的关键环节。光电探测器，特别是光电二极管，能将光功率转化为电流。然而，实际应用中并非像简单电路所示，直接用电阻取样光电二极管的输出电流就能得到理想的电压信号。其中涉及多个因素，包括暗电流、噪声、响应速度以及后级电路匹配等复杂问题。 光电探测器存在暗电流，即使在无光照情况下也会有电流产生，这可能导致信号干扰。取样电阻的选择是个权衡过程，电阻过大将增加噪声，过小则可能降低信号电压，同时影响响应速度。光电探测器的PN结电容与取样电阻构成RC充电回路，影响响应速度。VCC电压的稳定性直接影响结电容，进而影响响应度，不稳定的电源可能导致噪声增加。 为了改善响应速度，可以通过减小取样电阻来减小RC时间常数，但这样会牺牲响应幅度。此外，较大的取样电阻虽然有利于捕捉微弱信号，但会增加输出阻抗，对后级放大电路造成负担，要求后级电路具有高输入阻抗以获取更多信号能量。 光电探测器的结构包括光生电流源和结电容，反偏电压增大可以减小结电容，提高响应速度。然而，半导体工艺中的寄生电阻会产生暗电流，无偏用法可以消除暗电流，提供良好的线性度和较低噪声，适合微弱光信号检测。有偏用法则通过施加偏压减小结电容，提高响应速度，但会引入暗电流，适用于速度优先的场景。 在有偏用法中，可能遇到运算放大器输出振荡的问题，这是因为结电容引起的信号延迟。解决办法是在反馈电阻上并联电容进行补偿。然而，实际应用中的运算放大器并非理想器件，输入级的偏置电流可能影响输出，导致异常现象，如高直流电平或零输出。 光电探测器前置放大电路设计需综合考虑多个因素，包括噪声抑制、响应速度、后级匹配以及实际器件特性。通过适当的设计和补偿策略，可以实现对不同光信号的高效检测。

光电探测技术是一种利用光电效应将光信号转换为电信号的技术。光电倍增管（PMT，PhotoMultiplier Tube）是一种利用光电效应工作的电子器件，广泛应用于高灵敏度和高速光信号探测。光电倍增管具有高灵敏度、高响应速度和较大的接受面积等特点，能够探测微弱的光信号以及快速脉冲光信号。光电倍增管的基本工作原理是利用光电效应和次级电子发射的倍增过程。当光子入射到光阴极上，会产生光电子，这些光电子被电场加速并聚焦到第一个倍增极上，每个光电子在倍增极上产生3~6个二次电子，经过一系列倍增极的增益作用，最终在阳极收集到10^4~10^9个电子，从而输出较大的光电流。 在设计光电倍增管的应用电路时，需要考虑多个方面，以确保电路设计合理并能够有效地放大和处理光电倍增管的输出信号。通常，光电倍增管的应用电路包括负高压偏置电路、阳极电流I/V转换电路和同比例放大电路。负高压偏置电路能够为光电倍增管提供适当的电压，使得电子加速和倍增过程能够顺利进行。阳极电流I/V转换电路用于将收集到的电流信号转换成电压信号。而同比例放大电路则是将I/V转换后的电压信号进一步放大，以便后续的信号处理。通过对各个部分电路的精确设计和优化，可以得到较高的信号放大能力，并减小与实际测量结果的误差。本文的设计仿真结果与实际实验测得的输出电压误差为0.781mV，显示出电路设计的高精度和可靠性。 根据本文的介绍，光电倍增管的外围电路设计是否合理，会直接影响到探测器的工作范围和效果。外围电路需要根据探测系统的具体要求来进行设计，以确保光电倍增管的工作性能可以得到充分发挥。常见的光电倍增管类型包括直线聚焦型、环状聚焦型、百叶窗非聚焦型、盒式非聚焦型等，不同的类型适用于不同的应用环境和要求。 在20世纪80年代之后，光电倍增管进入快速发展的阶段，出现了各种结构和功能的光电倍增管。光电倍增管的应用范围非常广泛，包括医学成像、高能物理实验、天文学观测、核辐射监测等领域。由于其在探测微弱光信号方面的能力，光电倍增管成为了闪烁体探测器中不可或缺的组成部分。在实际应用中，根据探测器的特定需求，对光电倍增管的外围电路进行精心设计和调整，可以极大地提高探测器的性能，满足科研和工业应用中的高标准要求。

图1   TSMC 0.35pm CMOS工艺参数下光电探测器的器件模拟 　　图1（a）模拟了工作二极管响应电流与外加反压的关系曲线，三条曲线分别为无光照、光照强度分别为1WZcm2、25w/cm2，光波长为0.85gm时工作二极管的响应电流，以二极管面积为20×20 ptm＇计算，输入光功率分别为4 pW（-23 dBm）和100 pW（-10 dBm），图中可见无光照的响应电流（对应暗电流）约为10-15A数量级，光照强度为1 Wcm2时产生0.16 μtA光电流，响应度为0.04 A/W。光照强度为25 W；cm＇时产生4.8 pA光电流，响应度为0.048 A/W。后者完够满足CMO

光电技术光电探测系统的信噪比*5.1信噪比的概念噪声对测量的影响噪声的类型5.2噪声源几种典型的内部噪声典型传感器的噪声分析5.3信噪比与系统参数探测系统放大器的噪声系数噪声等效带宽红外成像系统的温度

设计了Si 衬底上Ge 薄膜共振腔增强型光电探测器的器件结构，理论计算了上下反射镜Si/SiO2的对数、吸收区Ge薄膜的厚度、有源区面积等参数对器件的外量子效率、带宽等性能的影响。当器件上下反射镜Si/SiO2的对数分别为2 和3，Ge 薄膜的厚度为0.46 μm ，器件的台面面积小于176 μm2 时，探测器在中心波长1.55 μm 处的外量子效率达到0.64，比普通结构提高了30 倍，同时器件的带宽达到40 GHz。

纳米线光电探测器具有响应速度快，光电转换效率高的优点，可广泛应用于各个行业。 但是，丰富的表面态会导致较大的暗电流，并会阻碍高性能纳米线光电探测器的发展。 本文研究了硫表面钝化对单个GaAs纳米线光电探测器暗电流的影响及其机理。 表面钝化后，暗电流显着降低了约30倍。 我们确认暗电流减少的根源是表面态密度的减少。 结果，实现了具有7.18××10-2 pA的低暗电流和9.04××1012 cmHz0.5W-1的高检测率的单个GaAs纳米线光电探测器。 已经提出了一种实现高性能基于GaAs的光电检测器的简单方便的方法。

光电子器件-第二章结型光电探测器课件.ppt

在弱光检测中，光经过光电探测器转换为电信号，此信号极其微弱。要实现光电转换，并有效地利用这种信号，必须对光电器件采取适当偏置，然后再将已转换的电信号进行放大处理。对光电导器件、光伏型探测器、光电流型探测器的前置电路进行研究与设计。根据不同种类的探测器及探测光信号的频率特性选取不同的偏置与放大电路，使前置电路的性能达到最优。