pde与波长 sipm 关系_硅光电倍增管
硅光电倍增管
2.1
半导体光电探测器
光电探测器是将接收到的光信号转换为电信号，并进一步做放大处理的一
种探测器。
目前，
常见的光电探测器都是应用光电效应来工作的。
光电效应又分
为内光电效应与外光电效应两种。
我们通常所说的光电倍增管
(
PMT
)
便是利用
外光电效应工作的典型器件，
即入射光子打到阴极材料上，
将其内部电子轰击出
来形成光电流，
光电流强度同入射光强成正比，
从而可以检测出入射光信号的强
度。而半导体光电器件，包括光敏电阻，光电池，光电二极管，光电三极管，雪
崩二极管等，
利用内光电效应工作。
内光电效应同外光电效应的区别在于，
入射
光子并不直接将光电子从光电材料中轰击出来，
而是将光电材料内部的电子从价
带激发到导带，
于是在价带留下一个空位——空穴，
而在导带产生一个能自由移
动的电子。像这样由入射光子所激发产生的电子
-
空穴对，称为光生电子空穴对。
空穴可看成是一个带正电的载流子，
同带负电的电子相反，
空穴在价带中的能量
高于导带中的能量，
它可在价带中自由移动。
因此，
光生电子空穴对的产生改变
了半导体材料的导电性能，
可设法检测这种性能的改变来探测光信号的变化。
其
中，入射光子数同光生电子空穴对数目之比称为量子效率(
QE
，
quantum
efficiency
)
，通常将它写成百分比的形式。
半导体光电探测器，相对于利用广泛意义上所说的、利用外光电效应的光
电倍增管，它具有体积小、需求电压低的明显优势，本文所采用的
SiPM
便是一
种半导体光电倍增器件。
半导体材料吸收光能，
并将光转换为电信号，
由以下五
种机理的光吸收：本征吸收、激子吸收、晶格振动吸收、杂质吸收和自由载流子
吸收。光子能量较大(
g
E
h
)时，将发生本征吸收，而能量大于能带同杂质
能级之差(
A
C
E
E
h
或
E
E
D
)时，可观察到杂质吸收、自由载流子吸收。
本征吸收、杂质吸收等是半导体吸收光的主要机制。
功率为
iV
P
的光入射到半导体材料内，经过一段距离的传输，由于上述吸收
过程使得光功率下降，它遵从指数衰减规律：
x
io
ix
e
P
P
，式中
ix
P
为光在半导
体内走过
x
距离后的光功率，指数项系数
为吸收系数。对不同的材料，在其本
征吸收波长
g
处，有一陡峭吸收边：
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