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1.2.2光子探測器光子探測器吸收光子后,本身發(fā)生電子狀態(tài)的改變,從而引起內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)等光子效應(yīng),從光子效應(yīng)的大小可以測定被吸收的光子數(shù)。
(1)光電導(dǎo)探測器:又稱光敏電阻。半導(dǎo)體吸收能量足夠大的光子后,體內(nèi)一些載流子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài),從而使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大,這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電導(dǎo)探測器分為多晶薄膜型和單晶型兩種。
(2)光伏探測器:主要利用p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對。存在的結(jié)電場使空穴進(jìn)入p區(qū),電子進(jìn)入n區(qū),兩部分出現(xiàn)電位差,外電路就有電壓或電流信號。與光電導(dǎo)探測器比較,光伏探測器背景限探測率大40%,不需要外加偏置電場和負(fù)載電阻,不消耗功率,有高的阻抗。
(3)光發(fā)射-Schottky勢壘探測器:金屬和半導(dǎo)體接觸,形成Schottky勢壘,紅外光子透過Si層被PtSi吸收,使電子獲得能量躍遷至費(fèi)米能級,留下空穴越過勢壘進(jìn)入Si襯底,PtSi層的電子被收集,完成紅外探測。
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(4)量子阱探測器(QWIP):將兩種半導(dǎo)體材料用人工方法薄層交替生長形成超晶格,在其界面有能帶突變,使得電子和空穴被限制在低勢能阱內(nèi),從而能量量子化形成量子阱。利用量子阱中能級電子躍遷原理可以做紅外探測器。因入射輻射中只有垂直于超晶格生長面的電極化矢量起作用,光子利用率低;量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制,量子效率不高;響應(yīng)光譜區(qū)窄;低溫要求苛刻。
在紅外線探測器中,熱電元件檢測人體的存在或移動,并把熱電元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。然后,對電壓信號進(jìn)行波形分析。于是,只有當(dāng)通過波形分析檢測到由人體產(chǎn)生的波形時(shí),才輸出檢測信號。例如,在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號,且將被放大的信號用于鑒別由人體引起的信號。于是,誤將諸如熱電元件的爆米花噪聲一類噪聲當(dāng)作為由人體所產(chǎn)生而在準(zhǔn)備加以檢測乃得以防止。
一種紅外線探測器,其特征在于,包括:熱電元件;電流-電壓變換器,它把來自所述熱電元件的電流變換成電壓信號;第一放大器,它以具有發(fā)送頻帶中心在第一頻率處的第一帶通濾波器特征來放大從所述電流-電壓變換器接收到的所述電壓信號;第二放大器,它以具有發(fā)送頻帶中心在高于第一頻率的第二頻率處的第二帶通濾波器特征來放大從所述電流-電壓變換器接收到的所述電壓信號;以及爆米花噪聲探測器,它把所述第二放大器的輸出信號與閾值相比較以輸出爆米花檢測信號;輸出電路,它把所述第一放大器的輸出信號與預(yù)定閾值相比較以輸出檢測信號,以及控制器,當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述的爆米花檢測信號時(shí),該控制器控制所述電流-電壓變換器、所述第一放大器、所述輸出電路、所述第二放大器和所述爆米花噪聲探測器中的至少一個(gè),以防止所述輸出電路輸出所述檢測信號。
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