光电检测器利用光电效应原理,将接收的激光信号转换成微弱的电信号,经放大处理,送后级计算机电路进行解算,从而得出距离信息。常用的光电检测器件有:APD(雪崩光电二极管)、PIN光电二极管、PD光电二极管及光电倍增管等。
光电二极管是将光信号转换成电信号的半导体器件,为了接收入射光线照射,它的外壳上有一个透明窗口,工艺上要求PN结面积应尽量大,电极面积尽量小。光电二极管工作于反向电压状态下。
1.APD(雪崩光电二极管)
雪崩光电二极管因具有倍速作用,响应速度快,可用于检测微弱光信号。雪崩光电二极管具有低功耗、小型化、信噪比高等优点,缺点是要求偏置电压高,适合于远距离测距。以美国RCA公司C30950E为例,封装形式为TO-8,其外形如图9-4所示。
其主要技术参数如下。
(1)灵敏度(25℃):5.6×105 V/W(900 nm,50 MHz);1.9×105 V/W(830 nm,100 MHz)。
(2)系统等效噪声功率(NEP,25℃):2.7×10-14 W/Hz1/2(900 nm,50 MHz)。
(3)频谱响应范围(10%点):400~1000 nm。
(4)系统带宽(3d B):DC~50 MHz。
(5)宽范围的放大器工作电压。
2.PIN光电二极管
PIN光电二极管又称PIN结二极管,具有结电容量小、渡越时间短、灵敏度高、可获得快速响应等优点,缺点是暗电流大,其结构分为平面结构和台面结构,图9-5所示为PIN光电二极管外形图。
图9-4 C30950E雪崩管外形图
图9-5 PIN光电二极管外形图
1)主要技术参数
(1)开关时间:由于电荷的存储效应,PIN管通断过渡的时间。(www.xing528.com)
(2)灵敏度:输出电流(电压)与输入光功率之比,单位为V/W。
(3)暗电流:无光照时,光电二极管反向工作电流。
(4)等效噪声功率:指能产生光电流所需的最小光功率,即最小可探测输入功率。
2)PIN光电二极管典型应用
PIN光电二极管可应用于高速光检测、光通信、射频信号衰减器和调制器及射频信号转换开关等。
3.PD光电二极管
PD光电二极管是把光信号转换成电信号的光电传感器件,PD光电二极管优点是暗电流小,但响应速度较低。PD光电二极管外形图如图9-6所示。
图9-6 PD光电二极管外形图
1)主要技术参数
(1)灵敏度:输出电流(电压)与输入光功率之比,单位为V/W。
(2)暗电流:无光照时,光电二极管反向工作电流,一般小于0.1μA。
(3)响应度:指光生电流与产生该事件光功率之比,工作于光导模式时的典型表达为A/W。
(4)结电容:PN结电容。
(5)等效噪声功率:指能产生光电流所需的最小光功率,即最小可探测输入功率。
2)PD光电二极管典型应用
PD光电二极管主要应用于照度计、线性图像传感器、分光光度计等。
思考题:半导体激光测距机光电接收管有哪些类型?
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