在現(xiàn)代工業(yè)檢測中,大量的
光電轉(zhuǎn)換
器件被應(yīng)用在各個探測領(lǐng)域中,取代了原來的感光
材料。目前主要的光電轉(zhuǎn)換器件有SSPDA(自掃描光電二極管
陣列),
CCD(光電耦合器件),CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物
半導(dǎo)體)等。
F=@i6ERi >tRHNB_ PDA在紫外波段有著很好的響應(yīng),早期的PDA的暗電流較大,信噪比低,但是隨著技術(shù)的發(fā)展,高信噪比的PDA不斷出現(xiàn),再加上其本身在紫外波段的高靈敏度,其已經(jīng)成為比較理想的紫外信號
探測器。商用的PDA其成本也比較高,目前廣泛應(yīng)用于紫外可見信號測量,以及顏色測量等領(lǐng)域。
~el-*=<m =N.!k Vkl CMOS的感光元件也是光電二極管作為光敏元。目前大多數(shù)CMOS是有源型的APS,每個像元都有一個放大器可以直接讀取光電信號。而且大多數(shù)CMOS都集成了AD轉(zhuǎn)換,信號放大的功能模塊,另外大多數(shù)大規(guī)模集成
電路產(chǎn)線可以直接用于CMOS的生產(chǎn)和制造,所以CMOS的成本相對較低。但是CMOS存在著靈敏度低,暗電流和噪聲等問題。在現(xiàn)代工業(yè)檢測中,大量的光電轉(zhuǎn)換器件被應(yīng)用在各個探測領(lǐng)域中,取代了原來的感光材料。目前主要的光電轉(zhuǎn)換器件有SSPDA(自掃描光電二極管陣列),CCD(光電耦合器件),CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等。
v:ER4 (!K+P[g PDA在紫外波段有著很好的響應(yīng),早期的PDA的暗電流較大,信噪比低,但是隨著技術(shù)的發(fā)展,高信噪比的PDA不斷出現(xiàn),再加上其本身在紫外波段的高靈敏度,其已經(jīng)成為比較理想的紫外信號探測器。商用的PDA其成本也比較高,目前廣泛應(yīng)用于紫外可見信號測量,以及顏色測量等領(lǐng)域。
va{#RnU v%{0 Tyk CMOS的感光元件也是光電二極管作為光敏元。目前大多數(shù)CMOS是有源型的APS,每個像元都有一個放大器可以直接讀取光電信號。而且大多數(shù)CMOS都集成了AD轉(zhuǎn)換,信號放大的功能模塊,另外大多數(shù)大規(guī)模集成電路產(chǎn)線可以直接用于CMOS的生產(chǎn)和制造,所以CMOS的成本相對較低。但是CMOS存在著靈敏度低,暗電流和噪聲等問題。
9\O(n> EU`T6M CCD的工作
原理是電荷的存儲和轉(zhuǎn)移,當(dāng)電極上通正向電壓時,電極半導(dǎo)體中的多數(shù)多數(shù)載流子空穴被移出,形成耗盡區(qū),該區(qū)域存在電勢梯度可以收集電荷,CCD的電荷輸出是按照探測器的列輸出,當(dāng)要求的讀寫頻率較高而且探測器的像元很多的情況下,有可能導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移效率大大降低從而影響測量精度和準(zhǔn)確度。所以如果使用CCD作為探測器件的時候需要額外的注意時鐘頻率的設(shè)計。
G`]w?Di4 PE@+w#i7* 相比PDA,CCD和CMOS應(yīng)用要廣泛很多,由于這兩種器件的高度集成化,可以將大量的像元集中在一個很小的器件上,而且由于工藝成熟各種CCD,CMOS的成本也相對較低。CCD和CMOS由于其可測量的
光譜范圍大、精度高、速度快等特點(diǎn),在工業(yè)領(lǐng)域得到了很大規(guī)模的應(yīng)用。CMOS功耗小、外圍電路簡單、使用方便使得其在家用攝影器材方面取得了很大成功。二者相比,CCD有較高的信噪比,使得CCD成為了科研和工業(yè)領(lǐng)域高品質(zhì)探測器的首選。根據(jù)我們的需要,我們決定采用線陣CCD作為我們的探測器,因為在光譜儀中,需要線性度好,靈敏度高的探測器,而對于功耗和集成AD沒有要求,所以CCD是我們理想的探測器。
~o15#Pfn/ B0mLI%B CCD特點(diǎn)總結(jié)如下:
OOy}]uYF` 1)CCD器件具有質(zhì)量輕、體積小、功耗低、壽命長等優(yōu)點(diǎn);
=_=*OEgO] 2)CCD器件具有較高的空間分辨率:
Ya4?{2h@+ 3)具有較為理想的“掃描”線性,可以達(dá)到行像素尋址的目的;
:.IN?X 4)具有較強(qiáng)的數(shù)字掃描能力:
p6 xPheD 5)具有精確的光敏元問距,可以獲得良好的測量精度和定位精度;
EZr6oO@Nc 6)CCD數(shù)據(jù)可以調(diào)節(jié);
cwtD@KC[B 7)具有較高的光電靈敏度和較大的動態(tài)范圍。
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