بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
به نام خالق زیبا
فصل هفدهم
آشکارسازهای نوری نیمرسانا
اسلاید 2 :
آشکار ساز نوری نیمرسانا
آشکارساز نوری وسیله ای است که با تبدیل انرژی جذب شده از فوتونها به شکل قابل اندازه گیری، شار فوتونی یا توان اپتیکی را اندازه می گیرد.
رایج ترین آنها: آشکار ساز گرمایی(تبدیل انرژی فوتون به گرما) و آشکار ساز فوتوالکتریکی(بر اساس photoeffect)
اسلاید 3 :
Photoeffect به دو صورت درونی و بیرونی است:
درونی: شامل تابش فوتوالکتریکی است که الکترونهای ایجاد شده به صورت الکترونهای آزاد فرار می کنند. فرآیند تابش فوتو الکترون در شکل آمده است؛
بیرونی : حاملان برانگیخته درون ماده باقی می مانند و صرف افزایش رسانایی می شوند.
اسلاید 5 :
آشکارسازهای نوری که از تابش فوتوالکتریک استفاده می کنند معمولا به شکل تیوب هایی به نام phototube هستند. الکترونها از سطح ماده ای که فوتون گسیل می کنند(photoemmisive) یعنی کاتدها گسیل می شوند و به آند که در پتانسیل بالاتری قرار گرفته می روند.
اسلاید 6 :
شکل زیر یک صفحه ی چند کاناله را نشان می دهد
که در آن دیواره های درونی هر مویرگ با ماده ی secondry- electron-emmisive پوشش داده شده و به عنوان کاتد ثانویه عمل می کند و photocurrent گسیل شده در آن حالت را تکثیر می نماید.
اسلاید 7 :
Photoeffect درونی
بسیاری از آشکار سازهای نوری مدرن بر اساس photoeffect درونی کار می کنند.
جذب یک فوتون توسط آشکارساز نوری ذاتی منجر به ایجاد الکترون آزاد برانگیخته از باند ظرفیت به باند رسانش می شود
به طور همزمان یک حفره در باند ظرفیت ایجاد می شود. به کار گیری میدان الکتریکی برای یک ماده منجر به انتقال الکترون ها و حفره ها درون ماده می شود و ایجاد جریان الکتریکی در مدار الکتریکی آشکارساز.
اسلاید 8 :
آشکارساز دیودی حساس به نور نیمرسانا یک اتصال p-n است که بر اساس photoeffect درونی کار می کند. فوتونهای جذب شده در ناحیه تهی الکترونها و حفره هایی ایجاد می کند که در معرض میدان الکتریکی درون لایه قرار دارند.
اگر میدان الکتریکی لایه تهی در یک دیود نوری، از طریق اعمال بایاس معکوسی به اندازه کافی بزرگ به اتصال، افزایش یابد الکترون ها و حفره های ایجاد شده از طریق برخوردهای یونیزاسیون، انرژی کافی برای آزاد کردن الکترونها و حفره های بیشتری را بدست می آورند.
وسیله هایی که در آنها این تقویت درونی اتفاق بیفتد به دیود نوری بهمن avalanch photodiod یا APD معروفند.
اسلاید 9 :
به طور خلاصه آشکارسازهای الکتریکی با بهره درگیر سه فرایند مهم می شوند
تولید: فوتونهای جذب شده حاملان آزاد ایجاد می کنند
انتقال: میدان الکتریکی اعمال شده این حاملان را به حرکت می آورد و ایجاد جریان الکتریکی می نماید
تقویت: در APD ها میدان الکتریکی بزرگ به حاملان انرژی کافی می دهدتا حاملان آزاد ایجاد شوند
اسلاید 10 :
برای تعیین عملکرد آشکارساز نوری نیمرسانا در کاربردهای متفاوت دانستن ویژگی نویز آنها لازم است؛
نویز در مدار خارجی یک آشکارساز فوتوالکتریک برخاسته از چندین علت است:
نویز فوتون
نویز فوتوالکترن
نویز بهره
نویز مدار گیرنده
اسلاید 11 :
ویژگی آشکارساز نوری نیمرسانا
آشکارسازها شارفوتونی ورودی را به جریان الکتریکی خروجی تبدیل می کنندو منابع برعکس این عمل را انجام می دهند. مواد مورد استفاده در ساخت هردو یکسان است
بازده کوانتومی
پاسخ دهی
زمان پاسخ دهی
اسلاید 12 :
بازده به صورت احتمال اینکه یک فوتون یک جفت حامل ایجاد کند و به جریان آشکارساز کمک کند تعریف می شود. اگر تعداد فوتونهای موجود زیاد باشد، همانطور که همیشه با آن مواجه هستیم بازده نسبت شار جفت الکترون حفره های ایجاد شده می باشد( که به جریان آشکارساز کمک می کند) به شار فوتون های موجود.
تمام فوتونهای موجود جفت های الکترون حفره ایجاد نمی کنند چون تمام فوتونهای موجود جذب نمی شوند. این مطلب در شکل نشان داده شده است.
اسلاید 16 :
پاسخ دهی responsivity
اسلاید 17 :
افزایش خطی پاسخ دهی با طول موج برای یک مقدار ثابت بازده در شکل نشان داده شده است.
