光电检测技术与应用-2发光器件ppt课件.ppt

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1、光电检测技术及应用第二章发光器件（光源）上一章主要内容回顾1、影响检测测量精度的主要因素有哪些，其中哪些因素又是需要特别注意的？2、试叙述光电检测系统的组成及特点一、光源的分类定义：光源——一切能产生光辐射的源。人造光源天然光源自然界本来存在的，如太阳（核聚变）、夜明珠、萤火虫、发光的鱼（深海）。人为地将其他能量转化为光辐射能的器件，如灯。一、光源的分类相干光源非相干光源低相干光源相干光源：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光。光的干涉：相干光相遇时，使某些地方振动加强（明亮），使某些地方振动减弱（暗淡），形成稳定的强弱分布的现象。按照光波在时间、

2、空间上的相位特征：一、光源的分类非相干光源相干光源激光照明光源显示光源信息处理用光源低相干光源发光二极管超辐射发光二极管气体激光器固体激光器半导体激光器染料激光器等离子激光器太阳气体放电灯、荧光灯白炽灯等离子体管荧光显示器液晶显示器场致发光显示器掺杂光纤超荧光宽带光源非线性光学器件阴极射线管一、光源的分类按照发光机理★热辐射光源：利用热辐射发出可见光的电光源。电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源，通常是钨丝通电。包括白炽灯和卤钨灯。热辐射光源气体发光光源固体发光光源激光器特点：光谱连续寿命短而且发热大、效率低、动态特性差一、光源的分类按照发光机理

3、★气体发光光源：电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源，气体放电有弧光放电和辉光放电两种。热辐射光源气体发光光源固体发光光源激光器弧光放电——如荧光灯，荧光灯是低压汞蒸气放电产生的紫外线，激发涂在灯管内壁的荧光粉层而发光辉光放电——如霓虹灯，霓虹灯是依靠两端电极头在高压电场下将灯管内的稀有气体击燃，不同稀有气体（氖、氙、氩、氦、氪）发出不同的色光。特点：发光效率高结构牢固紧凑、耐震、抗冲击寿命长，光色适应性强不足：冷态阻抗大，起动后阻抗急剧变小。启动后内阻太小，必须用限流措施“镇流器”。一、光源的分类按照发光机理★固体发光光源：在电场作用下

4、，使固体物质发光的光源，电能直接转变为光能，包括场致发光光源和发光二极管（LED，半导体）两种。热辐射光源气体发光光源固体发光光源激光器LED发光二极管LCD液晶显示器PDP等离子显示器……特点：固体化、平板化、安全可靠面积形状不受限制寿命长，功耗低，发光易于控制一、光源的分类按照发光机理★激光器：激光是20世纪60年代重大科技成就之一；具有高方向性、高单色性、高亮度和相干性等重要特性。热辐射光源气体发光光源固体发光光源激光器特点：波长从近紫外光到远红外光；辐射功率从几毫瓦到上万瓦；He-Ne激光器是当今使用最多的激光器。二、发光二极管(LED)LED（

5、Light-EmittingDiode，简称LED）是少数载流子在PN结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源。结构：半导体PN结色彩：根据所用半导体材料不同，可制成红、橙、黄、绿、蓝、紫等颜色。使用：施加正向电压，使管内流过一定量的电流，就发光。二、发光二极管(LED)特点：工作电压低、响应速度快、寿命长、体积小、重量轻、光效高、无辐射与低功耗。理论上未来的LED寿命将无穷大，但目前大功率LED照明受到散热问题的制约。★工作原理发光二极管是由P型和N型半导体组成的二极管，PN结附近，N型材料中的多数载流子是电子，P型材料中的多数载流子是空穴，PN结上

6、未加电压时构成一定的势垒。二、发光二极管(LED)★工作原理当加上正向电压时，外加电场将削弱内建电场，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入。当导带中的电子与价带中的空穴复合时，释放出复合能量，这个能量会以热能、光能的形式辐射出来，即电致发光。二、发光二极管(LED)★工作原理如果尝试使电流向其它方向流动，P型端就边接到电流负极和N型连接到正极，这时电流将不会流动。N型物质的负极电子被吸引到正极电子。P型物质的正极电子空穴被吸引到负极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动所以就没有电流流通过汇合处，损耗区增加。二、发光二极管(LED)普通二极管是

7、用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽度Eg分别为0.67eV和1.12eV。发光二极管材料：通常用的砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等材料固溶体，写作GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例。当x＞0.35时，可得到Eg≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使λ在550～900nm间变化。普通二极管不能用作发光二极管二、发光二极管(LED)发光二极管的光谱特性0.20.40.60.81.006007008009001000GaAsPλp=670nmλp=655nmGaAsPλp=565nmGaPλp=950nmGaAsλ/nm相对灵敏度砷磷化镓的曲线有两根

8、：材质成分稍有差异峰值波长λp：决定发光颜色二、发光二极管(LED)U/VI/m