要正確選擇光電探測器，首先要對探測器的原理和參數(shù)有所了解。

　　光探測器按照工作原理和結(jié)構(gòu)，通常分為光電探測器和熱電探測器，其中光電探測器包括真空光電器件（光電倍增管等）和固體光電探測器（光電二極管、光導(dǎo)探測器、CCD等）。

　　1.光電探測器

　　光電二極管和普通二極管一樣，也是由PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體，也具有單方向?qū)щ娦?，但是在電路中它不作為整流元件，而是把?a target="_blank">信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓怆?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/117/" target="_blank">傳感器件。

　　普通二極管在反向電壓工作時處于截止?fàn)顟B(tài)，只能流過微弱的反向電流，光電二極管在設(shè)計(jì)和制作時盡量使PN結(jié)的面積相較大，以便接收入射光。光電二極管在反向電壓工作下的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增加到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，稱為光電傳感器件。

　　2.紅外探測器

　　紅外探測器的時間常數(shù)。PbS探測器時間常數(shù)一般為50～500μs，HgCdTe探測器的時間常數(shù)在10-6～10-8s量級。紅外探測器有時要探測非常微弱的輻射信號，例如10-14 W;輸出的電信號也非常小，因此要有專門的前置放大器。

　　◆ 時間常數(shù)

　　時間常數(shù)表示探測器輸出信號隨入射光信號變化額速率，τ=1/（2πf）。

　　光電探測器的應(yīng)用大多集中在紅外波段，關(guān)于選擇紅外波段的原因在這里就不再冗余了，需要特別指出的是60年代激光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù)，使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實(shí)現(xiàn)，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，紅外技術(shù)僅僅能探測非相干紅外輻射，外差接收技術(shù)用于紅外探測，使探測性能比功率探測高好幾個數(shù)量級。另外，由于這類應(yīng)用的需要，促使出現(xiàn)新的探測器件和新的輻射傳輸方式，推動紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。

　　紅外線根據(jù)波長可以分為近紅外，中紅外和遠(yuǎn)紅外。近紅外指波長為0.75—3微米的光波，中紅是指3—20微米的光波，遠(yuǎn)紅外是指20—1000微米的波段。但是由于大氣對紅外線的吸收，只留下三個重要的窗口區(qū)，即1—3，3—5和8—14可以讓紅外輻射通過。因?yàn)橛羞@三個窗口，所以可以被應(yīng)用到很多方面，比如紅外夜視，熱紅外成像等方面。 紅外探測器的分類：

　　按照工作原理可以分為：紅外紅外探測器，微波紅外探測器，玻璃破碎紅外測器，振動紅外探測器，激光紅外探測器，超聲波紅外探測器，磁控開關(guān)紅外探測器，開關(guān)紅外探測器，視頻運(yùn)動檢測報(bào)警器，聲音探測器等。

　　按照工作方式可以分為：主動式紅外探測器和被動式紅外探測器。 被動紅外探測器是感應(yīng)人體自身或外界發(fā)出的紅外線的。主動式紅外探測器一般為對射，紅外柵欄等，是探測器本身發(fā)射紅外線。

　　按照探測范圍可以分為：點(diǎn)控紅外探測器，線控紅外探測器，面控紅外探測器，空間防范紅外探測器。

　　點(diǎn)源是探測元是一個點(diǎn)。用于測試溫度，氣體分析和光譜分析等 線陣是幾個點(diǎn)排成一條線。用于光譜分析等

　　面陣是把很多個點(diǎn)源放在儀器上形成一個面。主要用于成像。

　　各類光電探測器的工作原理、性能特點(diǎn)及主要應(yīng)用

　　1、光敏電阻：工作原理：在均勻的具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料的兩端加上電極便構(gòu)成光敏電阻。性能特點(diǎn)：

　　具有體積小，堅(jiān)固耐用，價(jià)格低廉，光譜響應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用：照明燈的光電控制電路，火焰探測報(bào)警器，照相機(jī)電子快門。

　　光電導(dǎo)探測器是利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。通常，凡禁帶寬度合適的半導(dǎo)體材料都具有光電效應(yīng)。但是制造實(shí)用性器件還要考慮性能、工藝、價(jià)格等因素。常用的光電導(dǎo)探測器材料在射線和可見光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等;在近紅外波段有：PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等;在長于8μm波段有：Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si摻雜、Ge摻雜等;CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導(dǎo)探測器。

　　可見光波段的光電導(dǎo)探測器極少用于光譜探測，通常稱為光敏電阻。故卓立漢光采用的可見光波段的光探測器通常為PMT和光電二極管。

　　紅外波段的光電導(dǎo)探測器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用響應(yīng)波段在 1～3μm、3～5μm、8～14μm三個大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄，因此在室溫下，熱激發(fā)足以使導(dǎo)帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對輻射的靈敏度。響應(yīng)波長越長的光，電導(dǎo)體這種情況越顯著，其中1～3μm波段的探測器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。3～5μm波段的探測器分三種情況：1、‘在室溫下工作，但靈敏度大大下降，探測度一般只有1～7×108cm·Hz/W;2、熱電致冷溫度下工作（約-60℃），探測度約為109 cm·Hz/W;3、77K或更低溫度下工作，探測度可達(dá)1010 cm·Hz/W以上。8～14μm波段的探測器必須在低溫下工作，因此光電導(dǎo)器件通常需要在制冷條件下使用。

　　2、真空型光電管：工作原理：當(dāng)入射光透過真空型光電管的入射窗照射到光電陰極面上時，光電子就從陰極發(fā)射出去，在陰極和陽極之間形成的電場作用下，光電子在極間作加速運(yùn)動，被高電位的陽極收集。

　　3、充氣型光電管： 工作原理：

　　光照生電子在電場的作用下運(yùn)動，途中與惰性氣體原子碰撞而電離，電離又產(chǎn)生新的電子，它與光電子一起都被陽極收集，形成數(shù)倍于真空型光電管的光電流 。

　　4、光電倍增管：工作原理：

　　是在光電管基礎(chǔ)上研制的一種光電發(fā)射器件。

　　光電倍增管（PMT）是一種具有極高靈敏度的光探測器件，同時還有快速響應(yīng)、低噪聲、大面積陰極（光敏面）等特點(diǎn)。

　　典型的光電倍增管，在其真空管中，包括光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極和電子收集極（陽極）的器件。當(dāng)光照射光陰極，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進(jìn)入倍增系統(tǒng)，通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到倍增放大;放大后的電子被陽極收集作為信號輸出（模擬信號輸出）。因?yàn)椴捎昧硕伟l(fā)射倍增系統(tǒng)，光電倍增管在可以探測到紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探測器件中具有極高的靈敏度和極低的噪聲。

　　從接受入射光方式上來分，光電倍增管有側(cè)窗型（Side-on）和端窗型（Head-on）兩種結(jié)構(gòu)。

　　側(cè)窗型的光電倍增管，從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，而端窗型光電倍增管是從玻璃殼的頂部接收入射光。通常情況下，側(cè)窗型光電倍增管價(jià)格較便宜，并在分光光度計(jì)和通常的光度測定方面有廣泛的使用。大部分的側(cè)窗型光電倍增管使用了不透明光陰極（反射式光陰極）和環(huán)形聚焦型電子倍增極結(jié)構(gòu)，這使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。

　　端窗型（也稱作頂窗型）光電倍增管在其入射窗的內(nèi)表面上沉積了半透明光陰極（透過式光陰極），使其具有優(yōu)于側(cè)窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點(diǎn)還包括它擁有從更大面積的光敏面（幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極）。端窗型光電倍增管中還有針對高能物理實(shí)驗(yàn)用的，可以廣角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。

　　由于外加電壓的變化會引起光電倍增管增益的變化，對輸出的影響很大，因此對供給光電倍增管的工作電源電壓要求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。卓立漢光的HVC系列高壓穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)定性能達(dá)到±0.03%/h，非常適合作為光電倍增管高壓電源。

　　同時需要注意的是，由于光電倍增管增益很大，一般情況不允許加高壓時暴露在日光下測量可見光，以免造成損壞，作為光探測器使用時，需要將光電倍增管進(jìn)行密封。卓立漢光所提供的光電倍增管封裝嚴(yán)格按照要求進(jìn)行封裝，保證客戶的正常安全使用。

　　另外，光電倍增管受溫度影響很大，降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射，從而降低暗電流。特別是在使用長波（近紅外波段，俗稱紅敏）光電倍增管時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制光電倍增管的環(huán)境溫度。此外，大多數(shù)的光電倍增管會受到磁場的影響。磁場會使電子脫離預(yù)定軌道而造成增益的減少。因而影響到光電倍增管的工作效率。因此，光電倍增管的封裝要特別注意進(jìn)行電磁屏蔽;卓立漢光提供的光電倍增管均進(jìn)行了有效地電磁屏蔽。

　　特點(diǎn)： 光電倍增管具有極高的光電靈敏度、極快的響應(yīng)速度、極低的暗電流和低噪聲，還能夠在很大范圍內(nèi)調(diào)整內(nèi)增益。應(yīng)用：在微光探測、快速光子計(jì)數(shù)和微光時域分析等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

　　5、硅光電二極管：（b）

　　光電二極管的工作原理主要基于光生伏特效應(yīng)。

　　光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PN結(jié)上產(chǎn)生電動勢的效應(yīng)。

　　6、雪崩光電二極管：它利用光生載流子在強(qiáng)電場內(nèi)的定向運(yùn)動，產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)獲得光電流的增益。特點(diǎn)：具有內(nèi)增益的探測器，噪聲比一般光電二極管要大些。應(yīng)用：有助于微弱光信號的探測。

　　7、硅光電池：工作原理：如圖3-10所示，當(dāng)光作用于PN結(jié)時，耗盡區(qū)內(nèi)的光生電子與空穴在內(nèi)建電場力的作用下分別向N區(qū)和P區(qū)運(yùn)動，在閉合的電路中將產(chǎn)生輸出電流IL，且負(fù)載電阻RL上產(chǎn)生電壓降為U。

　　8、光電三極管 ：光電三極管的工作原理分為兩個過程：一是光電轉(zhuǎn)換；二是光電流放大

　　9、色敏光生伏特器件

　　10、光電位置敏感器件（PSD）：當(dāng)光入射到PSD光敏層上距中心距離為xA時，

　　在入射位置上產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號電荷，此電荷形成的光電流通過電阻p型層分別由電極1與2輸出。

　　11、熱敏電阻：工作原理：依據(jù)某些材料吸收入射輻射產(chǎn)生升溫而引起電阻改變。特點(diǎn)：①熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高；②結(jié)構(gòu)簡單，體積小。③電阻率高，熱慣性小，適宜做動態(tài)測量。④阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性。 ⑤穩(wěn)定性好。

　　12、測輻射熱電偶：是利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電動勢的效應(yīng)探測入射輻射的。

　　13、熱釋電器件：工作原理：熱釋電器件是一種利用熱釋電效應(yīng)制成的熱探測器件。特點(diǎn)：光譜響應(yīng)范圍寬，對于從紫外到毫米量級的電磁輻射幾乎都有平坦的響應(yīng)，而且響應(yīng)度都很高，但響應(yīng)速度較低。

　 ? ? ? ? ? 熱釋電型紅外探測器是由具有極化現(xiàn)象的熱釋電晶體（鐵電體）制作而成的。其所探測的輻射必須是變化的;對于恒定的紅外輻射，必須進(jìn)行調(diào)制（斬光），使恒定 輻射變成交變輻射，借以不斷引起探測器的溫度變化才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出相應(yīng)的電信號。

? ? 在光電測試系統(tǒng)中，需要根據(jù)實(shí)際需要來選擇各種探測器，特別要關(guān)注如下幾個方面的問題：

　　1、實(shí)際光譜測量范圍，這是選擇光探測器首先要注意的問題;

　　2、光電倍增管是高靈敏的探測器，使用波長范圍受限（通常到900nm，部分型號可得到1000nm以上，但價(jià)格通常很貴），而且使用時要求配套高穩(wěn)定性的高壓電源;

　　3、光伏型探測器具有響應(yīng)快、靈敏度高的特點(diǎn)，使用時一般可不需要鎖相放大器，探測微弱信號時可選用鎖相放大器以提高信噪比;

　　4、光導(dǎo)型探測器響應(yīng)較慢，使用時要求信號光必須調(diào)制，并且需要搭配鎖相放大器進(jìn)行信號檢出，同時要注意調(diào)制頻率的選擇;

　　5、探測器選擇時尤其需要注意選擇配套的前置放大器，才能更大限度的發(fā)揮探測器的探測效率;

　　6、選擇TE制冷型探測器時，還要注意對應(yīng)的溫控器選擇，探測器、溫控器及前置放大器均需根據(jù)需要單獨(dú)選擇;

　　7、紅外探測器通常需要制冷和配合鎖相放大器使用。

　　光電傳感器選型需要哪些主要參數(shù)？

　　1、產(chǎn)品認(rèn)證、防護(hù)等級、運(yùn)行溫度等

　　2、應(yīng)用領(lǐng)域

　　1）普通應(yīng)用

　　2）用于顏色標(biāo)識（XUYDCF、XU*C）

　　3）用于探測和計(jì)算物件個數(shù)（XUVF）

　　4）用于測量透明物體、水基溶液和水平面（XU*T、XUMW）

　　5）用于探測標(biāo)記和包裝標(biāo)簽、（XUVK、XUKR、XURK、XUYFA98、XU5M、XURU）

　　6）叉形傳感器

　　7）用于長距離探測（XU2）

　　8）食品工業(yè)（CUB0S*、XU*N18、XUK*SPSMM12）等等

　　3、檢測方式

　　1）漫反射

　　2）帶背景抑制的漫反射

　　3）反射

　　4）極化反射

　　5）對射

　　4、額定感應(yīng)距離（根據(jù)現(xiàn)場情況縮短距離）

　　5、外觀和材質(zhì)。塑料、金屬、圓柱形、方形

　　6、接線方式：三線制和五線制

　　7、功能：N/O、N/C、N/O+N/C

　　8、輸出：固態(tài)輸出（PNP/NPN）、繼電器輸出（五線制）、模擬量輸出

　　9、連接方式：螺釘端子、連接器、成型電纜

　　10、附件。對射附件、反光板、安裝支架等