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一维位置敏感探测器.
资料介绍
一、什么是一维位置敏感探测器
一维位置敏感探测器（One-Dimensional Position Sensitive Detector，简称一维PSD）是一种基于半导体PN结光生伏特效应的光电位置传感器件，能够连续输出入射光在一维方向上的位置信息。区别于传统的阵列式探测器只能输出离散位置点，一维PSD可以对入射光斑的连续位置变化进行实时检测，只要光斑落在器件的光敏面有效范围内，就能输出对应位置的模拟信号，具有位置分辨率高、响应速度快、信号处理电路简单、成本较低的特点。
从结构上看，一维PSD的光敏面为条形结构，仅在一个维度上设置有信号输出电极，另一个维度为均匀掺杂的导电层，因此只能检测光斑在电极延伸垂直方向上的位置坐标。其核心原理是基于横向光电效应：当入射光照射到PSD光敏面某一位置时，会在该位置产生光生载流子，光生载流子会扩散到导电层，并按照距离电极的距离成反比的关系分配电流，最终通过两端电极输出的电流差值，就可以计算出入射光斑的具体位置。
二、一维PSD的工作原理
一维PSD的工作核心是横向光电效应，具体的原理推导如下：
假设一维PSD的光敏区总长度为$L$，两端分别设置输出电极$A$和$B$，光敏面的薄层电阻均匀分布，单位长度电阻为
。当一束光斑入射到距离A端$x$的位置时，该位置产生的光生电流为，电流会分别流向A、B两端：流向A端的电流为，流向B端的电流为，满足。
由于薄层电阻均匀，电流大小和路径电阻成反比，因此可以得到电流关系：，。对公式进行变形就可以得到入射位置的计算公式：
如果采用电流差进行计算，也可以变形为：
从公式可以看出，入射光斑的位置只和两个电极输出电流的相对比值有关，和入射光的总强度无关，因此一维PSD在检测位置时，不会受入射光强波动的影响，这是其相比其他位置检测器件非常重要的优势。只要保证器件薄层电阻均匀，输出位置就会和电流比值保持严格的线性关系，位置检测精度可以达到微米甚至亚微米级别。
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