光電子課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　光電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　———ZnS納米紫外光探測(cè)器性能測(cè)試</p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)： </b></p><p>　　專業(yè)班級(jí)：電子科學(xué)與技術(shù) </p><p><b>

2、;　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　日期：2012年7月</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．ZnS納米紫外光探測(cè)器的簡(jiǎn)介……………………………………3</p><p>　　二．測(cè)試目的…………………………………………………………...3</p><

3、;p>　　三．實(shí)驗(yàn)儀器 …………………………………………………………...3</p><p>　　四．探測(cè)器的主要參數(shù) ………………………………………………...4</p><p>　　五．測(cè)量原理及步驟 ………………………………………………….6</p><p>　　六．結(jié)果分析 …………………………………………………………..7</p>&

4、lt;p>　　七．心得體會(huì) ………………………………………………………….12</p><p>　　一．ZnS納米紫外光探測(cè)器的簡(jiǎn)介</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)待測(cè)試的器件是ZnS準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)光電導(dǎo)型紫外光探</p><p>　　器，其特點(diǎn)是紫外探測(cè)器自上而下依次由叉指電極，n型摻雜ZnS準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)薄膜和絕緣襯底迭置而成。紫外探測(cè)器以n型摻雜ZnS準(zhǔn)一維

5、納米結(jié)構(gòu)薄膜為紫外敏感層，使其只對(duì)小于335nm波長(zhǎng)光敏感，利用透明叉指電極和納米結(jié)構(gòu)薄膜增強(qiáng)了受光面積，探測(cè)器的面積是5μmx200nm，提高了紫外光響應(yīng)度，同時(shí)使用ZnS做為光敏材料，環(huán)保可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，成本低，易于實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　二．測(cè)試目的</b></p><p>　　了解ZnS納米紫外光探測(cè)器的性能；</p>&l

6、t;p>　　熟悉測(cè)量方法和測(cè)量器件的使用；</p><p>　　通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析探測(cè)器的性能，以及一些因素對(duì)其性能的影響；</p><p><b>　　三．實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　ZnS納米紫外光探測(cè)器</p><p><b>　　紫外輻照計(jì)一臺(tái)</b></p>&

7、lt;p><b>　　紫外燈光源設(shè)備一臺(tái)</b></p><p>　　半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)4200SCS/F一臺(tái)</p><p>　　四．探測(cè)器的主要參數(shù)</p><p>　　光電探測(cè)器種類繁多，如何判斷光電探測(cè)器的優(yōu)劣，以及根據(jù)</p><p>　　特定的要求恰當(dāng)?shù)剡x擇所需的探測(cè)器，就必須找出能反映光電探測(cè)器特性的

8、參數(shù)，而表征光電探測(cè)器特性的基本參數(shù)有：量子效率?、光譜響應(yīng)、響應(yīng)時(shí)間、光電導(dǎo)增益G和噪聲等效功率等。</p><p><b>　　量子效率</b></p><p>　　量子效率η定義為單位時(shí)間內(nèi)光生載流子數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)入射光子數(shù)量之比。</p><p>　　它與產(chǎn)生的平均光電流和入射光功率的關(guān)系為：</p><p>&

9、lt;b>　　光譜響應(yīng)</b></p><p>　　量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，對(duì)于光電探測(cè)器來(lái)說(shuō)，響應(yīng)度比量</p><p>　　子效率更為重要。響應(yīng)度R定義為光生電流Iph與入射光功率P之比。由量子效率的定義式可以得出響應(yīng)度與量子效率的關(guān)系可以寫為：</p><p>　　光譜響應(yīng)是指光電探測(cè)器響應(yīng)度隨入射光波長(zhǎng)變化而變化的特</p>

10、<p>　　性，量子效率η和響應(yīng)度R都是入射光波長(zhǎng)的函數(shù)。將響應(yīng)度隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律畫成曲線，這條曲線就是所謂的光譜響應(yīng)曲線。</p><p><b>　?。?）響應(yīng)時(shí)間</b></p><p>　　當(dāng)照射探測(cè)器的光功率突然從零增加到某一值時(shí)，光電探測(cè)</p><p>　　器的瞬時(shí)輸出電流總不能完全跟隨入射光變化；同樣，在光照突然停止時(shí)

11、也是如此。也就是說(shuō)光電探測(cè)器是有響應(yīng)速度的，對(duì)光輻射的響應(yīng)不可能是瞬時(shí)的，探測(cè)器具有滯性，通常用響應(yīng)時(shí)間τ來(lái)衡量探測(cè)器的響應(yīng)快慢。</p><p>　　在階躍輸入光功率的條件下，光探測(cè)器輸出電流為：</p><p>　　MSM結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器中，載流子的渡越時(shí)間對(duì)探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間的影響是主要的，它主要取決于叉指間的間距L和載流子的漂移速度Vs。光生載流子在叉指電極間的渡越時(shí)間為：</p&

12、gt;<p><b>　　光電導(dǎo)增益G</b></p><p>　　光電導(dǎo)增益是表征光敏電阻特性參數(shù)的一個(gè)重要參數(shù)，它表示</p><p>　　長(zhǎng)度L的光電導(dǎo)體兩端加上電壓V以后，由光照產(chǎn)生的光生載流子在電場(chǎng)作用下所形成的外部光電流與光電子形成的內(nèi)部光電流之間的比值。</p><p>　　G=Ip/qNμnτn+μpτp</

13、p><p><b>　?。?）噪聲等效功率</b></p><p>　　噪聲等效功率是描述光電探測(cè)器噪聲指標(biāo)的參數(shù)。等效噪聲功率的定義為：使探測(cè)器輸出功率正好等于輸出噪聲功率時(shí)的入射功率，一般以光生電流和噪聲電流表示。NEP值越小表示探測(cè)器的探測(cè)能力越強(qiáng)。</p><p><b>　　五．測(cè)量原理及步驟</b></p&g

14、t;<p><b>　?。?）測(cè)量原理</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)試探測(cè)器的時(shí)間響應(yīng)和I-V曲線，由此得出響應(yīng)</p><p>　　度R與電壓V的關(guān)系。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)的電壓范圍是0.1—1V，由響應(yīng)度R的公式可知，當(dāng)測(cè)得暗電流Id和加紫外光照射時(shí)的光電流Il時(shí)，計(jì)算出它們的差值再除以入射光功率P即可求出

15、R的大小。P由測(cè)得的紫外光的輻照度乘以探測(cè)器面積可得到。從而作出R-V的曲線。</p><p><b>　?。?）測(cè)量步驟</b></p><p>　　1．連接好裝置，打開測(cè)試系統(tǒng)中的測(cè)量軟件，測(cè)量在無(wú)紫外光照時(shí)的I-V曲線；</p><p>　　2. 連入紫外光源并打開設(shè)備，垂直對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，測(cè)量I-V曲線和時(shí)間響應(yīng)曲線；</p>

16、<p>　　3. 將所得圖形保存并處理分析結(jié)果。</p><p><b>　　六．結(jié)果分析</b></p><p><b>　　1. 測(cè)得的曲線</b></p><p>　　無(wú)紫外光照時(shí)的I-V曲線</p><p>　　有紫外光照時(shí)的I-V曲線</p><p>

17、;<b>　　I-V曲線</b></p><p><b>　　時(shí)間響應(yīng)曲線</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　時(shí)間響應(yīng)（上升到最大值時(shí)）</p><p><b>　　計(jì)算R</b></p><p&

18、gt;　　因?yàn)楣怆娏?gt;>暗電流，所以計(jì)算時(shí)可以近似用R=Il/pλ求得，測(cè)得P=2.4x100μw/,面積A=5μmx200nm,測(cè)得Il=3.58E-6通過(guò)計(jì)算及數(shù)據(jù)處理得Rmax=149A/W,作出R-V的曲線如下；</p><p>　　由試驗(yàn)中測(cè)得時(shí)間響應(yīng)曲線可知ZnS納米紫外光探測(cè)器的響應(yīng)速度較慢，可能是由于在制造器件過(guò)程中，存在缺陷、位錯(cuò)等不利因素的影響造成的。從而使得在測(cè)量器件的時(shí)間響應(yīng)時(shí)

19、，由于缺陷對(duì)光生載流子的散射效應(yīng)使得它的上升和下降時(shí)間較長(zhǎng)，接近280μs。同時(shí)響應(yīng)時(shí)間也受載流子的弛豫時(shí)間的影響。</p><p><b>　　七．心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩周的學(xué)習(xí)，在不斷地摸索與嘗試中，我們最終順利完成了本次課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)，我們測(cè)量了ZnS納米紫外光探測(cè)器的性能，實(shí)驗(yàn)前我們查

20、閱并學(xué)習(xí)了相關(guān)的資料，再一次鞏固學(xué)習(xí)了ZnS納米紫外光探測(cè)器的工作原理與相關(guān)的概念和知識(shí)；實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)動(dòng)手操作與實(shí)際觀測(cè)，觀看了相應(yīng)的圖形，采集了相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，使我們對(duì)ZnS納米紫外光探測(cè)器的性能概念有了進(jìn)一步的深刻理解，對(duì)以往所學(xué)的理論知識(shí)有了更加具體的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我們團(tuán)結(jié)協(xié)作，分工明確，最終順利完成，。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我們更加意識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要，這