一文读懂高深莫测的光电检测技术

光电检测技术在很多领域都有着非常广泛的应用，从简单的红外感应器到光纤通讯设备，以及我们日常拍照的手机里的图像传感器。无论是单个的接收管还是大规模的光电单元阵列，其基本原理都是光电效应中的光吸收。

至于光电效应，这就是中学课本的知识点了。简单来说就是原子的核外电子吸收了光子的能量后挣脱了原子核的束缚而跑出来，这个能量和频率有关，即E=hv，最小的能量值称作禁带宽度。

一、光电检测的概念与参数

1、 响应度

光电效应产生的电子在电场的作用下移动即生成光电流，其电流大小与入射光的功率成比例Ip=RPin。R为检测器的响应度，单位A/W。

2、 量子效率

能转换为光电流的光子数和入射光子总数比值为量子效率。可表示为：

即：

3、 响应带宽

带宽即响应时间，根本原因在于光生载流子通过吸收区的时间。但是吸收区的宽度又和响应度是正相关的，所以这二者是互相牵制的。与此相关的另一个参数即寄生电容。

4、 暗电流

所谓的暗电流顾名思义就是无光照时的电流。这时虽然没有外部光子激发电子，但是半导体内部因为热效应或者杂散光等产生的载流子一样会形成电流，不过这个电流一般很小，大多nA以下。

上述是光电探测器的几个典型参数，但是不同的半导体对于光子的吸收是不一样的，除了我们最常见的如Si，Ge等，其他的新型材料也在不断出现以适用于不同的技术方案中。而对于新材料的探索可以说是目前传感检测领域最热门前沿的领域之一。

以PIN型光电二极管为例，可以看到半导体材料导致的参数差异。