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optodiode光电二极管技术参数说明

作者:维尔克斯  时间:2022-11-30 10:30:02

为了获得优良的探测器性能,热电制冷TEC用于冷却在探测器中产生热量。为避免损坏,TE冷却探测器应牢固地安装在适当的散热器上。然后,热量必须通过封装接头的底部和外部散热器排出。集管的整个底面(不包括贯穿件)必须与涂有非导电性热化合物的散热器的平面配合表面积紧密热接触。为了获得最佳性能,应使用铜或铝散热器,其散热能力至少是输入冷却器功率的两倍。

温度控制器/电源是必要的,可以稳定和控制TE冷却探测器的工作温度在环境系统温度范围内。红外光电探测器必须包含一个热敏电阻,并且控制器的设计应使热敏电阻与控制器中的放大器处于紧密的伺服回路中。在仔细考虑TE冷却器功能、散热器温度和预期的环境温度范围(参见上面的TE冷却部分)后,可以选择设定点电阻的电阻值。TE冷却器的输入功率应来自直流电源,纹波小于10%

用于PbSPbSe探测器的前置放大器必须适应高输入阻抗,并为系统电子设备提供低噪声、低阻抗接口。它们必须提供所需的增益、频率响应,并在环境温度范围内保持稳定。为了最大限度地降低噪声,前置放大器应设计为低频截止,减少颤噪,并防止电磁干扰(EMI)。

光电二极管的主要技术指标偏置

偏置定义为信号处理电子,一般来说,信号与偏置电压线性相关(最高约为探测器最大偏置电压)。在低偏置条件下,PbS/PbSe探测器噪声对电压的依赖性相对较小。达到给定电压值后,噪声与电压呈线性关系。具有偏置的PbSe探测器的信号、噪声和信噪比的典型变化如下图所示。较大的红外光电二极管区域需要更高的偏置电压才能达到此范围。

Optodiode红外光电探测器噪声是斩波频率的倒数的函数。因此,在斩波频率降低时,电压偏置进一步降低可能会产生可接受的信噪比。注意:上图中未声明的偏置值,因为最佳偏倚取决于探测器有效区域大小。

optodiode 红外光电二极管的标准测试规则是PbS冷却和非冷却(A型探测器)的电极之间每mm50VDCPbSe非制冷型(BX 探测器类型)的探测器电极之间的35 VDC/mmPbSe冷却(BX探测器类型)的探测器电极之间的25VDC/mm。示例:PbSe非制冷(BX型)2x2mm探测器在电极之间具有2mm的有效面积,因此将使用70VDC偏置进行测试。

光电二极管的主要技术指标暗电阻

冷却可增加探测器的暗电阻。所选PbSPbSe化学成分的暗电阻随温度的相对变化如下所示。

光电二极管的主要技术指标检测性

冷却探测器可提高检测性。有关铅/铅沉探测器的典型D*与温度特性的关系,请参见下图。

有效面积尺寸

Optodiode红外光电二极管元件的有效(活动)面积/大小,以及阵列中元件的数量和间距 - 定义系统分辨率并最大化信噪比。optodiode 光电二极管提供多种标准 PbS/PbSe单晶检测器尺寸和阵列。红外光电探测器有源区域和/或阵列配置不限于此目录中所示的那些。尺寸从0.1mm10mm的单晶方形和矩形探测器,象限探测器以及高密度交错和线性阵列通常以s为单位生产。


光电二极管的主要技术指标频率响应

频率响应,成线性在给定的斩波频率(F)下,探测器响应度(Rf)与其在0HzR0)处的响应度相关,如下所示:

其中 τ 是检测器时间常数。PbSPbSe检波器表现出典型的1/f噪声,因此较低的频率具有较高的噪声,在给定的斩波频率下,检测率D*f)可以表示为:

PbS/PbSe探测器典型频率响应如下所示。

红外探测器的选择

Optodiode红外光电探测器是任何红外系统中最关键的组件,因为它是将光能转换为有用电信号的单一设备。由于其可靠性、成本效益和性能,optodiode 光电二极管硫化铅(PbS)和硒化铅(PbSe)是1μm6μm之间红外波长区域内许多商业应用的首选探测器。需要注意的是,几乎所有的铅/铅化物特性都随温度而变化。探测器还表现出典型的1/f噪声。为了获得最佳性能,探测器温度应稳定,入射辐射应斩断。

线性,PbSPbSe探测器信号输出与入射辐射呈线性关系,范围为10-7W/cm210-3W/cm2

工作温度

optodiode探测器工作温度和/或冷却(或加热)方法,用于稳定探测器温度和/或提高检测器S/N或光谱响应。对于许多应用,PbSPbSe探测器在室温下工作时都提供足够的灵敏度(非制冷)。由于探测器的所有特性都随温度而变化,因此必须提供冷却或加热方法以稳定探测器在系统工作条件下的性能。冷却探测器可提高检测率、响应度和光谱响应。在各种可用的冷却设备中,固态热电(TE)冷却器是最经济高效和最可靠的(参见TE冷却说明)。


响应速度

为了确定系统频率和响应时间,PbSPbSe探测器时间常数都会随着温度的降低而增加(即响应速度降低)。通过定制沉积参数,可以在给定的工作温度下生产具有更快(降低)时间常数的探测器。下图显示了许多现成的PbS化学成分,其特征在于其在+23°C下的时间常数(例如,在室温下时间常数小于100μsecPbS,如图所示为PbS 100μsec)。

响应

响应定义探测器电信号输出,冷却可提高探测器响应度。PbS/PbSe探测器的响应度与温度的典型变化如下所示。

光谱响应

光谱响应,为了定义目标波长范围,标准PbSPbSe红外光电二极管的典型光谱响应如下所示。通过改变受控的化学沉积参数,optodiode 光电二极管可以在给定的工作温度下始终如一地生产具有非常高的峰值检测率或扩展波长响应的探测器。冷却可以将PbSPbSe探测器的光谱响应和截止波长转换为更长的波长。

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