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光电二极管阵列工作原理与分类.docx
资料介绍
光电二极管阵列
基本定义与结构组成
光电二极管阵列（Photodiode Array, PDA），也常被称为光电二极管探测器阵列，是将多个独立的光电二极管按照特定规则（通常是一维线性或二维面阵）集成在同一半导体衬底上的光电探测器件，核心功能是将空间分布的光信号转换为可被后端电路处理的电信号阵列。
从结构层面来看，光电二极管阵列主要由三个核心部分构成：第一是感光单元阵列，每个单元即为一个独立的PN结光电二极管，根据材料不同可分为硅基、铟镓砷、硫化铅等不同类型，分别适配不同的探测波长范围；第二是读出电路，一般集成在同一衬底上，通过行选、列选开关将每个感光单元产生的电信号依次读出，部分高精度阵列还会在每个单元集成前置放大电路降低噪声干扰；第三是封装结构，根据应用场景不同分为真空封装、气密封装和普通环氧树脂封装，针对紫外、红外等特殊波段的探测还会搭配对应透光材质的窗口片。
工作原理
光电二极管阵列的核心工作原理基于半导体的光生伏特效应：当波长满足半导体禁带宽度要求的光子入射到PN结耗尽层时，光子能量被半导体吸收，价带电子获得能量跃迁至导带，产生电子-空穴对；在内建电场的作用下，电子向N区漂移、空穴向P区漂移，最终在PN结两端形成可被检测的光生电压或光生电流，电流大小与入射到该光电二极管单元的光强成正比。
对于阵列结构而言，每个单元独立响应对应空间位置的入射光，通过时序控制的读出电路依次采集每个单元的输出信号，最终就能得到和入射光空间分布对应的电信号矩阵，实现对光场空间分布的探测。相较于单个光电二极管，阵列可以一次性获得一维或二维的光强分布信息，不需要逐点扫描，探测效率大幅提升。
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