光子探測(cè)器吸收光子后,本身發(fā)生電子狀態(tài)的改變,從而引起內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)等光子效應(yīng),從光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。
1、光電導(dǎo)探測(cè)器
其又稱光敏電阻。半導(dǎo)體吸收能量足夠大的光子后,體內(nèi)一些載流子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài),從而使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大,這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電導(dǎo)探測(cè)器分為多晶薄膜型和單晶型兩種。
2、光伏探測(cè)器
主要利用p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對(duì)。存在的結(jié)電場(chǎng)使空穴進(jìn)入p區(qū),電子進(jìn)入n區(qū),兩部分出現(xiàn)電位差,外電路就有電壓或電流信號(hào)。與光電導(dǎo)探測(cè)器比較,光伏探測(cè)器背景限探測(cè)率大40%,不需要外加偏置電場(chǎng)和負(fù)載電阻,不消耗功率,有高的阻抗。
3、光反射-Schottky勢(shì)壘探測(cè)器
金屬和半導(dǎo)體接觸,形成Schottky勢(shì)壘,紅外光子透過Si層被PtSi吸收,使電子獲得能量躍遷至費(fèi)米能級(jí),留下空穴越高勢(shì)壘進(jìn)入Si襯底,PtSi層的電子被收集,完成紅外探測(cè)。
4、量子阱探測(cè)器
將兩種半導(dǎo)體材料用人工方法薄層交替生長(zhǎng)形成超晶格,在其界面有能帶突變,使得電子和空穴被限制在低勢(shì)能阱內(nèi),從而能量量子化形成量子阱。利用量子阱中能級(jí)電子躍遷原理可以做紅外探測(cè)器。因入射輻射中只有垂直于超晶格生長(zhǎng)面的電極化矢量起作用,光子利用率低;量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制,量子效率不高;響應(yīng)光譜區(qū)窄;低溫要求苛刻。