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光探測器按照工作原理和結構，通常分為光電探測器和熱電探測器，其中光電探測器包括真空光電器件（光電倍增管等）和固體光電探測器（光電二極管、光導探測器、CCD等）。
1.光電探測器
光電二極管和普通二極管一樣，也是由PN結構成的半導體，也具有單方向導電性，但是在電路中它不作為整流元件，而是把光信號轉變為電信號的光電傳感器件。
普通二極管在反向電壓工作時處于截止狀態，只能流過微弱的反向電流，光電二極管在設計和制作時盡量使PN結的面積相較大，以便接收入射光。光電二極管在反向電壓工作下的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增加到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉換為電信號，稱為光電傳感器件。
2.紅外探測器
紅外探測器的時間常數。PbS探測器時間常數一般為50～500μs，HgCdTe探測器的時間常數在10-6～10-8s量級。紅外探測器有時要探測非常微弱的輻射信號，例如10-14 W;輸出的電信號也非常小，因此要有專門的前置放大器。
◆ 時間常數
時間常數表示探測器輸出信號隨入射光信號變化額速率，τ=1/（2πf）。
光電探測器的應用大多集中在紅外波段，關于選擇紅外波段的原因在這里就不再冗余了，需要特別指出的是60年代激光的出現極大地影響了紅外技術的發展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術中的外差接收技術，使雷達和通信都可以在紅外波段實現，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，紅外技術僅僅能探測非相干紅外輻射，外差接收技術用于紅外探測，使探測性能比功率探測高好幾個數量級。另外，由于這類應用的需要，促使出現新的探測器件和新的輻射傳輸方式，推動紅外技術向更先進的方向發展。
紅外線根據波長可以分為近紅外，中紅外和遠紅外。近紅外指波長為0.75—3微米的光波，中紅是指3—20微米的光波，遠紅外是指20—1000微米的波段。但是由于大氣對紅外線的吸收，只留下三個重要的窗口區，即1—3，3—5和8—14可以讓紅外輻射通過。因為有這三個窗口，所以可以被應用到很多方面，比如紅外夜視，熱紅外成像等方面。 紅外探測器的分類：
按照工作原理可以分為：紅外紅外探測器，微波紅外探測器，玻璃破碎紅外測器，振動紅外探測器，激光紅外探測器，超聲波紅外探測器，磁控開關紅外探測器，開關紅外探測器，視頻運動檢測報警器，聲音探測器等。
按照工作方式可以分為：主動式紅外探測器和被動式紅外探測器。 被動紅外探測器是感應人體自身或外界發出的紅外線的。主動式紅外探測器一般為對射，紅外柵欄等，是探測器本身發射紅外線。
按照探測范圍可以分為：點控紅外探測器，線控紅外探測器，面控紅外探測器，空間防范紅外探測器。
點源是探測元是一個點。用于測試溫度，氣體分析和光譜分析等 線陣是幾個點排成一條線。用于光譜分析等
面陣是把很多個點源放在儀器上形成一個面。主要用于成像。
各類光電探測器的工作原理、性能特點及主要應用
1、光敏電阻：工作原理：在均勻的具有光電導效應的半導體材料的兩端加上電極便構成光敏電阻。性能特點：
具有體積小，堅固耐用，價格低廉，光譜響應范圍寬等優點。主要應用：照明燈的光電控制電路，火焰探測報警器，照相機電子快門。
光電導探測器是利用半導體材料的光電導效應制成的一種光探測器件。所謂光電導效應，是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現象。通常，凡禁帶寬度合適的半導體材料都具有光電效應。但是制造實用性器件還要考慮性能、工藝、價格等因素。常用的光電導探測器材料在射線和可見光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等;在近紅外波段有：PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等;在長于8μm波段有：Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si摻雜、Ge摻雜等;CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導探測器。
可見光波段的光電導探測器極少用于光譜探測，通常稱為光敏電阻。故卓立漢光采用的可見光波段的光探測器通常為PMT和光電二極管。
紅外波段的光電導探測器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用響應波段在 1～3μm、3～5μm、8～14μm三個大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄，因此在室溫下，熱激發足以使導帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對輻射的靈敏度。響應波長越長的光，電導體這種情況越顯著，其中1～3μm波段的探測器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。3～5μm波段的探測器分三種情況：1、‘在室溫下工作，但靈敏度大大下降，探測度一般只有1～7×108cm·Hz/W;2、熱電致冷溫度下工作（約-60℃），探測度約為109 cm·Hz/W;3、77K或更低溫度下工作，探測度可達1010 cm·Hz/W以上。8～14μm波段的探測器必須在低溫下工作，因此光電導器件通常需要在制冷條件下使用。
2、真空型光電管：工作原理：當入射光透過真空型光電管的入射窗照射到光電陰極面上時，光電子就從陰極發射出去，在陰極和陽極之間形成的電場作用下，光電子在極間作加速運動，被高電位的陽極收集。
3、充氣型光電管： 工作原理：
光照生電子在電場的作用下運動，途中與惰性氣體原子碰撞而電離，電離又產生新的電子，它與光電子一起都被陽極收集，形成數倍于真空型光電管的光電流 。
4、光電倍增管：工作原理：
是在光電管基礎上研制的一種光電發射器件。
光電倍增管（PMT）是一種具有極高靈敏度的光探測器件，同時還有快速響應、低噪聲、大面積陰極（光敏面）等特點。
典型的光電倍增管，在其真空管中，包括光電發射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極和電子收集極（陽極）的器件。當光照射光陰極，光陰極向真空中激發出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統，通過進一步的二次發射得到倍增放大;放大后的電子被陽極收集作為信號輸出（模擬信號輸出）。因為采用了二次發射倍增系統，光電倍增管在可以探測到紫外、可見和近紅外區的輻射能量的光電探測器件中具有極高的靈敏度和極低的噪聲。
從接受入射光方式上來分，光電倍增管有側窗型（Side-on）和端窗型（Head-on）兩種結構。
側窗型的光電倍增管，從玻璃殼的側面接收入射光，而端窗型光電倍增管是從玻璃殼的頂部接收入射光。通常情況下，側窗型光電倍增管價格較便宜，并在分光光度計和通常的光度測定方面有廣泛的使用。大部分的側窗型光電倍增管使用了不透明光陰極（反射式光陰極）和環形聚焦型電子倍增極結構，這使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。
端窗型（也稱作頂窗型）光電倍增管在其入射窗的內表面上沉積了半透明光陰極（透過式光陰極），使其具有優于側窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點還包括它擁有從更大面積的光敏面（幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極）。端窗型光電倍增管中還有針對高能物理實驗用的，可以廣角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。
由于外加電壓的變化會引起光電倍增管增益的變化，對輸出的影響很大，因此對供給光電倍增管的工作電源電壓要求較高，必須有極好的穩定性。卓立漢光的HVC系列高壓穩壓電源，其穩定性能達到±0.03%/h，非常適合作為光電倍增管高壓電源。
同時需要注意的是，由于光電倍增管增益很大，一般情況不允許加高壓時暴露在日光下測量可見光，以免造成損壞，作為光探測器使用時，需要將光電倍增管進行密封。卓立漢光所提供的光電倍增管封裝嚴格按照要求進行封裝，保證客戶的正常安全使用。
另外，光電倍增管受溫度影響很大，降低光電倍增管的使用環境溫度可以減少熱電子發射，從而降低暗電流。特別是在使用長波（近紅外波段，俗稱紅敏）光電倍增管時，應當嚴格控制光電倍增管的環境溫度。此外，大多數的光電倍增管會受到磁場的影響。磁場會使電子脫離預定軌道而造成增益的減少。因而影響到光電倍增管的工作效率。因此，光電倍增管的封裝要特別注意進行電磁屏蔽;卓立漢光提供的光電倍增管均進行了有效地電磁屏蔽。
特點： 光電倍增管具有極高的光電靈敏度、極快的響應速度、極低的暗電流和低噪聲，還能夠在很大范圍內調整內增益。應用：在微光探測、快速光子計數和微光時域分析等領域得到廣泛的應用。
5、硅光電二極管：（b）
光電二極管的工作原理主要基于光生伏特效應。
光生伏特效應是半導體材料吸收光能后，在PN結上產生電動勢的效應。
6、雪崩光電二極管：它利用光生載流子在強電場內的定向運動，產生的雪崩效應獲得光電流的增益。特點：具有內增益的探測器，噪聲比一般光電二極管要大些。應用：有助于微弱光信號的探測。
7、硅光電池：工作原理：如圖3-10所示，當光作用于PN結時，耗盡區內的光生電子與空穴在內建電場力的作用下分別向N區和P區運動，在閉合的電路中將產生輸出電流IL，且負載電阻RL上產生電壓降為U。
8、光電三極管 ：光電三極管的工作原理分為兩個過程：一是光電轉換；二是光電流放大
9、色敏光生伏特器件
10、光電位置敏感器件（PSD）：當光入射到PSD光敏層上距中心距離為xA時，
在入射位置上產生與入射輻射成正比的信號電荷，此電荷形成的光電流通過電阻p型層分別由電極1與2輸出。
11、熱敏電阻：工作原理：依據某些材料吸收入射輻射產生升溫而引起電阻改變。特點：①熱敏電阻的溫度系數大，靈敏度高；②結構簡單，體積小。③電阻率高，熱慣性小，適宜做動態測量。④阻值與溫度的變化關系呈非線性。 ⑤穩定性好。
12、測輻射熱電偶：是利用物質溫差產生電動勢的效應探測入射輻射的。
13、熱釋電器件：工作原理：熱釋電器件是一種利用熱釋電效應制成的熱探測器件。特點：光譜響應范圍寬，對于從紫外到毫米量級的電磁輻射幾乎都有平坦的響應，而且響應度都很高，但響應速度較低。
? ? ? ? ? 熱釋電型紅外探測器是由具有極化現象的熱釋電晶體（鐵電體）制作而成的。其所探測的輻射必須是變化的;對于恒定的紅外輻射，必須進行調制（斬光），使恒定 輻射變成交變輻射，借以不斷引起探測器的溫度變化才能導致熱釋電產生，并輸出相應的電信號。
? ? 在光電測試系統中，需要根據實際需要來選擇各種探測器，特別要關注如下幾個方面的問題：
1、實際光譜測量范圍，這是選擇光探測器首先要注意的問題;
2、光電倍增管是高靈敏的探測器，使用波長范圍受限（通常到900nm，部分型號可得到1000nm以上，但價格通常很貴），而且使用時要求配套高穩定性的高壓電源;
3、光伏型探測器具有響應快、靈敏度高的特點，使用時一般可不需要鎖相放大器，探測微弱信號時可選用鎖相放大器以提高信噪比;
4、光導型探測器響應較慢，使用時要求信號光必須調制，并且需要搭配鎖相放大器進行信號檢出，同時要注意調制頻率的選擇;
5、探測器選擇時尤其需要注意選擇配套的前置放大器，才能更大限度的發揮探測器的探測效率;
6、選擇TE制冷型探測器時，還要注意對應的溫控器選擇，探測器、溫控器及前置放大器均需根據需要單獨選擇;
7、紅外探測器通常需要制冷和配合鎖相放大器使用。
光電傳感器選型需要哪些主要參數？
2、應用領域
1）普通應用
2）用于顏色標識（XUYDCF、XU*C）
3）用于探測和計算物件個數（XUVF）
4）用于測量透明物體、水基溶液和水平面（XU*T、XUMW）
5）用于探測標記和包裝標簽、（XUVK、XUKR、XURK、XUYFA98、XU5M、XURU）
6）叉形傳感器
7）用于長距離探測（XU2）
8）食品工業（CUB0S*、XU*N18、XUK*SPSMM12）等等
3、檢測方式
1）漫反射
2）帶背景抑制的漫反射
3）反射
4）極化反射
5）對射
4、額定感應距離（根據現場情況縮短距離）
5、外觀和材質。塑料、金屬、圓柱形、方形
6、接線方式：三線制和五線制
7、功能：N/O、N/C、N/O+N/C
8、輸出：固態輸出（PNP/NPN）、繼電器輸出（五線制）、模擬量輸出
10、附件。對射附件、反光板、安裝支架等
工商網監
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