В области оптоэлектронных приборов,
предвзятые детекторы
Широко используемая категория специализированного детектирующего оборудования. Это не устройства с единой структурой, а общее название для оптических детектирующих устройств, работающих в режиме «обратного смещения». Их суть заключается в улучшении характеристик детектирования за счёт внешней стабилизации напряжения для удовлетворения требований высокоточной регистрации оптических сигналов в различных сценариях.
I. Природа предвзятых детекторов
Детектор со смещением — это оптоэлектронное устройство, требующее для работы обратного напряжения смещения, которое в основном используется для преобразования оптических сигналов в измеряемые электрические сигналы. По сути, он основан на обычных фотодетекторах (таких как фотодиоды, лавинные фотодиоды и т. д.) и подаёт обратное напряжение через внешнюю цепь для изменения распределения электрического поля внутри устройства, тем самым оптимизируя эффективность фотоэлектрического преобразования.
II. Обоснование предвзятого дизайна
Обычные несмещенные детекторы (например, фотоэлектрические) могут работать, но у них есть очевидные недостатки в производительности. Основная цель проектирования смещенных детекторов — устранить эти недостатки и соответствовать требованиям сценариев обнаружения с более высокими стандартами.
-
Улучшает скорость реакции:
Сильное электрическое поле, создаваемое обратным смещением, ускоряет движение электронно-дырочных пар, значительно сокращая время передачи заряда. Это позволяет детектору быстрее реагировать на быстро меняющиеся оптические сигналы (например, импульсный свет) и избегать задержек сигнала.
-
Повышает чувствительность обнаружения:
Расширенная область обеднения увеличивает площадь взаимодействия фотонов с полупроводниковыми материалами, обеспечивая более эффективное поглощение слабых оптических сигналов. Это позволяет детектору улавливать слабый свет, который не могут распознать обычные устройства, что делает его пригодным для работы в условиях низкой интенсивности света.
-
Уменьшает помехи темнового тока:
Обратное смещение может подавить темновой ток (ток утечки без облучения светом) самого детектора, уменьшить фоновый шум и сделать выходной электрический сигнал чище, тем самым повышая точность измерений.
III.Сценарии применения детекторов с необъективным откликом
Благодаря преимуществам высокой скорости реагирования и высокой чувствительности детекторы смещения проникли во многие области и стали ключевыми устройствами для обнаружения оптических сигналов.
-
Безопасность и наблюдение:
В системах инфракрасного мониторинга предвзятые инфракрасные детекторы могут улавливать слабые инфракрасные сигналы в ночное время для реализации изображений ночного видения, что широко используется в камерах безопасности, пограничном контроле и других сценариях.
-
Медицина и биовизуализация:
В оборудовании для обнаружения рентгеновского излучения и флуоресцентной визуализации смещенные детекторы могут точно улавливать слабые оптические сигналы, испускаемые медицинскими устройствами, и преобразовывать их в четкие электрические сигналы, помогая в медицинской диагностике.
-
Промышленное обнаружение и зондирование:
При контроле качества на промышленных производственных линиях они могут использоваться для выявления поверхностных дефектов изделий (например, посредством анализа отраженного лазерного сигнала). Они также могут служить основными компонентами оптоволоконных сенсорных систем для контроля физических величин, таких как температура и давление.
-
Научные исследования и аэрокосмическая промышленность:
В астрофизических наблюдениях они используются для регистрации слабых оптических сигналов от удалённых небесных тел. В аэрокосмической отрасли они могут использоваться в качестве приёмников сигналов для обнаружения космического излучения и оптической связи.
