通過光伏效應(yīng)，硅探測器提供了一種將光能轉(zhuǎn)化為電流的方法。這種現(xiàn)象背后的理論根源是探測器價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的小能隙。當(dāng)具有足夠能量將電子從價(jià)態(tài)激發(fā)到導(dǎo)帶的光入射到探測器上時(shí)，由此產(chǎn)生的電荷積累會(huì)導(dǎo)致連接電路中的電流流動(dòng)。由于光不是激發(fā)電子的唯一能量來源，探測器會(huì)產(chǎn)生一定量的電流，而這些電流并不代表入射光。例如，熱能的波動(dòng)很容易被誤認(rèn)為是光強(qiáng)度的變化。存在各種各樣的“非光”貢獻(xiàn)，當(dāng)它們相加時(shí)，構(gòu)成了探測器內(nèi)的總噪聲?？?a target="_blank">信號(hào)輸出與噪聲水平的比率稱為信噪比(S/N)，可用于確定噪聲是否會(huì)成為特定應(yīng)用的問題。雖然噪聲肯定是表征探測器的關(guān)鍵手段，但它只是選擇探測器時(shí)應(yīng)該考慮的特征之一。以下術(shù)語和定義框概述了有關(guān)探測器的一些關(guān)鍵問題。

不同的工作模式

光伏(無偏壓)：在光伏(PV)運(yùn)行期間，沒有外部偏壓施加到光電二極管上。由于暗電流是偏置幅度的函數(shù)，PV操作消除了作為噪聲源的暗電流。在這種情況下，NEP(或噪聲等效功率)將更低，從而允許在較低波長下具有更高的靈敏度。這使其成為低信號(hào)檢測的理想選擇。一個(gè)缺點(diǎn)是在較高波長下的響應(yīng)率略低(見圖)。

光電導(dǎo)(偏置)：在光電導(dǎo)(PC)操作期間，光電二極管上的反向偏置會(huì)帶來許多響應(yīng)優(yōu)勢，例如更快的上升時(shí)間。這使得這種操作更適合高頻應(yīng)用。一個(gè)不便之處是，暗電流隨著施加的偏置電流而增加，因此噪聲被引入系統(tǒng)。

術(shù)語和定義

響應(yīng)度(R)：探測器產(chǎn)生電信號(hào)的有效性的度量。光輸入(瓦特)和響應(yīng)率的乘積產(chǎn)生探測器的預(yù)測輸出(安培)。隨溫度變化。

檢測率(D)：D是光電二極管檢測能力的度量。

電容(C)：也稱為結(jié)電容，與光電二極管的上升時(shí)間有關(guān)。電容越小，上升時(shí)間越短，反之亦然。

暗電流(Id)：在施加反向偏壓的黑暗中操作時(shí)與探測器相關(guān)的電流。溫度升高和反向偏壓將導(dǎo)致暗電流增加。此外，較大的有源區(qū)通常具有較高的暗電流。

擊穿電壓(BDV)：探測器開始表現(xiàn)為導(dǎo)體的電壓。

噪聲等效功率(NEP)：在探測器上產(chǎn)生與噪聲相等的信號(hào)所需的入射光功率。在這種情況下，信噪比等于1。

上升時(shí)間(Tr)：探測器輸出從其最終值的10%到90%所需的時(shí)間。

飽和電流(Isat)：最大水平，超過該水平，輸出電流偏離線性10%。

審核編輯 黃宇