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1、LOGO宽禁带半导体紫外宽禁带半导体紫外探测器探测器LOGO主要内容主要内容 引言引言一一 宽禁带半导体紫外探测器概述宽禁带半导体紫外探测器概述二二 紫外探测器的应用紫外探测器的应用紫外探测器的应用紫外探测器的应用 三三三三LOGO 第一代元素半导体材料第一代元素半导体材料Si以及第二代化合物半导体以及第二代化合物半导体GaAs、InP等材料由于具等材料由于具有禁带宽度小、器件长波截止波长大、最高工作温度低等特点而使得器件有禁带宽度小、器件长波截止波长大、最高工作温度低等特点而使得器件的特性及使用存在很大局限性，满足不了目前军事系统的要求。的特性及使用存在很大局限性，满足不了目前军事系统的要求
2、。 第三代宽带隙半导体材料主要包括第三代宽带隙半导体材料主要包括SiC、GaN、ZnO和金刚石等，同第一、和金刚石等，同第一、二代电子材料相比，具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度高、介电常数小、二代电子材料相比，具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度高、介电常数小、导热性能好等特点，适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电导热性能好等特点，适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件；而利用其特有的宽禁带，还可以制作蓝、绿光和紫外光的发光器子器件；而利用其特有的宽禁带，还可以制作蓝、绿光和紫外光的发光器件和光探测器件。件和光探测器件。一、引言一、引言LOGO表1 Si、GaAs和宽带隙半
3、导体材料的特性对比材材 料料Si和和GaAs宽带隙半导体材料宽带隙半导体材料SiGaAsSiC金刚石金刚石GaNZnO带隙类型带隙类型间接间接直接直接间接间接间接间接直接直接直接直接禁带宽度禁带宽度(eV)1.1191.4282.9945.53.363.37熔点熔点()142012382830400017001975热导率热导率(W/cmK)1.400.544.9201.5-电子迁移率电子迁移率(cm2/Vs)1350800010002200900-介电常数介电常数11.913.189.75.58.9-饱和速率饱和速率(cm/s)1107210721072.71072.5107-一、引言一、引
4、言LOGO 在在紫紫外外探探测测器器方方面面，目目前前已已投投入入商商业业和和军军事事应应用用的的比比较较常常见见的的是是光光电电倍倍增增管管和和硅硅基基紫紫外外光光电电管管。光光电电倍倍增增管管需需要要在在高高电电压压下下工工作作，而而且且体体积积笨笨重重、易易损损坏坏，对对于于实实际际应应用用有有一一定定的的局局限限性性。硅硅基基紫紫外外光光电电管管需需要附带滤光片，这无疑会增加制造的复杂性并降低性能。要附带滤光片，这无疑会增加制造的复杂性并降低性能。 在在过过去去十十几几年年中中，为为了了避避免免使使用用昂昂贵贵的的滤滤光光器器，实实现现紫紫外外探探测测器器在在太太阳阳盲盲区区下下运运行
5、行，以以材材料料和和外外延延技技术术较较为为成成熟熟的的SiCSiC、GaNGaN为为代代表表的的宽宽带带隙半导体紫外探测器引起世界各国重视。隙半导体紫外探测器引起世界各国重视。一、引言一、引言LOGO 宽宽禁禁带带半半导导体体材材料料具具有有卓卓越越的的物物理理化化学学特特性性和和潜潜在在的的技技术术优优势势，用用它它们们制制作作的的器件在军用、民用领域有更好的发展前景，一直受到半导体业界人士的关注。器件在军用、民用领域有更好的发展前景，一直受到半导体业界人士的关注。 但但是是由由于于工工艺艺技技术术上上的的问问题题，特特别别是是材材料料生生长长和和晶晶片片加加工工的的难难题题，进进展展一一
6、直直十十分分缓缓慢慢。直直到到20世世纪纪80年年代代后后期期至至90年年代代初初，SiC单单晶晶生生长长技技术术和和GaN异异质质结结外外延技术的突破，使得宽禁带半导体器件的研制和应用得到迅速的发展。延技术的突破，使得宽禁带半导体器件的研制和应用得到迅速的发展。 用用SiC、GaN材材料料制制造造实实用用化化器器件件已已经经在在电电力力电电子子、射射频频微微波波、蓝蓝光光激激光光器器、紫紫外外探探测测器器和和MEMS器器件件等等重重要要领领域域显显示示出出比比硅硅和和GaAs更更优优异异的的特特性性，并并开开始始取取得非常引人注目的进展。得非常引人注目的进展。 一、引言一、引言LOGOv 由
7、由于于SiCSiC、GaNGaN等等宽宽禁禁带带半半导导体体材材料料在在军军事事领领域域具具有有巨巨大大的的应应用用潜潜力力，很多国家都开展了相关材料与器件的研究：很多国家都开展了相关材料与器件的研究： 美美国国军军方方十十分分重重视视SiCSiC、GaNGaN器器件件，美美国国国国防防部部高高级级研研究究计计划划局局(DARPA)(DARPA)、ONRONR、空空军军研研究究实实验验室室(AFRL)(AFRL)、美美国国弹弹道道导导弹弹防防御御组组织织(BMDO)(BMDO)等等部部门门一一直直把把GaNGaN微微波波功功率率器器件件作为重点支持的领域。作为重点支持的领域。 在在美美国国军军
8、方方的的支支持持下下，CREECREE公公司司于于20012001年年已已将将GaNGaN HEMTHEMT器器件件与与相相关关的的外外延延材材料料用用航航天天飞飞机机运运载载到到空空间间站站并并将将它它们们安安置置在在空空间间站站的的舱舱外外，进进行行轨轨道道运运行行试试验验，以以便便真真实地评估器件的可靠性和抗辐照能力。实地评估器件的可靠性和抗辐照能力。 为为了了进进一一步步推推进进宽宽禁禁带带半半导导体体器器件件的的发发展展，美美国国国国防防部部在在20012001年年启启动动宽宽禁禁带带半半导导体体技技术术创创新新计计划划(WBSTI)(WBSTI)，重重点点解解决决材材料料质质量量和
9、和器器件件制制造造技技术术问问题题，促促进进此此类类器器件件工工程化应用的进展。程化应用的进展。一、引言一、引言 LOGO 相相比比之之下下，我我国国对对宽宽禁禁带带半半导导体体材材料料与与器器件件的的研研究究起起步步晚晚，而而且且研研究究单单位位较较少少，存存在在生生长长设设备备落落后后、投投入入不不足足、缺缺少少高高质质量量大大尺尺寸寸的的衬衬底底、外外延延生生长技术不成熟等问题，进展较慢，还处在初步阶段。长技术不成熟等问题，进展较慢，还处在初步阶段。 虽虽然然军军事事上上、民民用用上上都都迫迫切切需需要要高高性性能能、高高可可靠靠性性的的紫紫外外探探测测器器，但但目目前前所研制的宽禁带半
10、导体紫外探测器还未达到商品化的程度。所研制的宽禁带半导体紫外探测器还未达到商品化的程度。 紫紫外外探探测测器器的的性性能能受受到到多多方方面面因因素素的的影影响响，要要制制备备性性能能优优越越的的紫紫外外探探测测器器，可可以以从从以以下下几几个个问问题题入入手手：1 1）宽宽禁禁带带半半导导体体材材料料的的生生长长技技术术；2 2）宽宽禁禁带带半导体紫外探测器的关键工艺技术；半导体紫外探测器的关键工艺技术；3 3）探测器结构的设计与优化。）探测器结构的设计与优化。一、引言一、引言 LOGO 紫紫外外探探测测器器的的主主要要参参数数包包括括暗暗电电流流、光光电电流流、响响应应度度、量量子子效率和
11、响应时间等。效率和响应时间等。 1、紫外探测器的性能参数、紫外探测器的性能参数 二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述LOGO (1) (1) 光谱响应特性光谱响应特性光谱响应特性光谱响应特性 二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述 当不同波长的光照射探测器时，只有能量满足一定条件的光子才能激发出光当不同波长的光照射探测器时，只有能量满足一定条件的光子才能激发出光生载流子从而产生光生电流。生载流子从而产生光生电流。 对于半导体材料，要发生本征吸收，光子能量必须大于或者等于禁带宽度，对于半导体材料，要发生本征吸收，光子能量必须大于或者等于禁带宽度，即对
12、应于本征吸收光谱，探测器对光的响应在长波方面存在一个波长界限即对应于本征吸收光谱，探测器对光的响应在长波方面存在一个波长界限0 0，根根据发生本征吸收的条件据发生本征吸收的条件可得到本征吸收长波限的公式为可得到本征吸收长波限的公式为LOGO (1) (1) 光谱响应特性光谱响应特性光谱响应特性光谱响应特性 二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述 根据半导体材料的禁带宽度，可以算出相应的本征吸收长波限。根据半导体材料的禁带宽度，可以算出相应的本征吸收长波限。 对于对于GaN材料而言，材料而言，Eg=3.4eV，则，则GaN探测器的长波限探测器的长波限0365nm。 对于对于
13、4H-SiC材料，材料，Eg=3.26eV，则其长波限，则其长波限0380nm 。 从计算结果可以看出，从计算结果可以看出，GaN、4H-SiC材料的本征吸收长波限都在紫外区。材料的本征吸收长波限都在紫外区。LOGO (2) (2) 响应度响应度响应度响应度 二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述 光光电电响响应应度度是是表表征征探探测测器器将将入入射射光光转转换换为为电电信信号号能能力力的的一一个个参参数数。光光电电响响应应度度也也称称光光电电灵灵敏敏度度，定定义义为为单单位位入入射射光光功功率率与与所所产产生生的的平平均均光光电电流流之之比，单位为比，单位为A/WA/
14、W。由上式可知，由上式可知，R与与成正比，所以短波长探测器的响应度比起长波长的探测器成正比，所以短波长探测器的响应度比起长波长的探测器来说响应度较小。假设来说响应度较小。假设=1，则当波长为，则当波长为365nm时，响应率时，响应率R=0.294A/W；当；当波长为波长为200nm时，响应率时，响应率R=0.161A/W。 LOGO二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述 (3) (3) 量子效率量子效率量子效率量子效率 量子效率分为内量子效率和外量子效率：量子效率分为内量子效率和外量子效率： 内量子效率定义为入射至器件中的每一个光子所产生的电子内量子效率定义为入射至器件中
15、的每一个光子所产生的电子- -空穴对数目，即空穴对数目，即 在实际应用中，入射光的一部分在器件表面被反射掉，在有源层中被吸收部分在实际应用中，入射光的一部分在器件表面被反射掉，在有源层中被吸收部分的大小又取决于材料的吸收系数和厚度，所以实际上只是部分的的大小又取决于材料的吸收系数和厚度，所以实际上只是部分的Popt能被器件有效能被器件有效地吸收而转化为光电流。定义外量子效率为地吸收而转化为光电流。定义外量子效率为LOGO 宽宽禁禁带带半半导导体体材材料料具具有有卓卓越越的的物物理理化化学学特特性性和和潜潜在在的的技技术术优优势势，用用它它们们制制作作的的器器件件在在高高功功率率、高高温温、高高
16、频频和和短短波波长长应应用用方方面面具具有有比比SiSi、GaAsGaAs等等器器件件优优越越得得多多的的工工作作特特性性，使使得得它它们们在在军军用用、民民用用领领域域有有更更好好的的发发展展前前景景，一一直直受受到到半导体业界人士的关注。半导体业界人士的关注。 但但是是由由于于工工艺艺技技术术上上的的问问题题，特特别别是是材材料料生生长长和和晶晶片片加加工工的的难难题题，进进展展一一直直十十分分缓缓慢慢。直直到到2020世世纪纪8080年年代代后后期期至至9090年年代代初初，SiCSiC单单晶晶生生长长技技术术和和GaNGaN异异质质结外延技术的突破，使得宽禁带半导体器件的研制和应用得到
17、迅速的发展。结外延技术的突破，使得宽禁带半导体器件的研制和应用得到迅速的发展。 用用SiCSiC、GaNGaN材材料料制制造造实实用用化化器器件件已已经经在在电电力力电电子子、射射频频微微波波、蓝蓝光光激激光光器器、紫紫外外探探测测器器和和MEMSMEMS器器件件等等重重要要领领域域显显示示出出比比硅硅和和GaAsGaAs更更优优异异的的特特性性，并并开开始始取得非常引人注目的进展。取得非常引人注目的进展。二、宽禁带半导体紫外探测器概述二、宽禁带半导体紫外探测器概述 2、宽禁带半导体紫外探测器、宽禁带半导体紫外探测器 LOGO SiC的的热热导导率率、临临界界击击穿穿电电场场、电电子子饱饱和和
18、速速度度等等都都比比Si的的高高很很多多，与与Si相相比比更更适合于制造紫外光探测器。适合于制造紫外光探测器。 用用SiC制制作作的的紫紫外外光光探探测测器器对对可可见见光光和和红红外外光光不不敏敏感感，这这对对于于在在可可见见光光和和红红外外光背景中探测紫外辐射是非常重要的。光背景中探测紫外辐射是非常重要的。 但由于但由于SiC具有间接带隙，使得探测器灵敏度受到限制。具有间接带隙，使得探测器灵敏度受到限制。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (1) SiC紫外探测器紫外探测器 LOGO GaN的的禁禁带带宽宽度度为为3.4eV，是是直直接接带带隙隙半半导导体体，它它
19、的的热热导导、热热稳稳定定性性、化化学学惰惰性性、击穿电场和带隙宽度都可与击穿电场和带隙宽度都可与SiC相比。相比。 GaN还还具具有有高高的的辐辐射射电电阻阻、易易制制成成欧欧姆姆接接触触和和异异质质结结结结构构，这这对对制制造造复复杂杂结结构构的器件非常重要。的器件非常重要。 三三元元合合金金AlxGa1-xN的的禁禁带带宽宽度度随随Al组组分分的的变变化化可可以以从从GaN(x0)的的3.4eV连连续续变变化化到到AlN(x=1)的的6.2eV，因因此此理理论论上上讲讲利利用用这这种种材材料料研研制制的的紫紫外外探探测测器器的的截截止止波长可以连续地从波长可以连续地从365nm变化到变化
20、到200nm，是制作紫外探测器的理想材料之一。，是制作紫外探测器的理想材料之一。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (2) GaNGaN基基紫外探测器紫外探测器 LOGO ZnO是是一一种种新新型型的的-族族直直接接带带隙隙宽宽禁禁带带化化合合物物半半导导体体材材料料，室室温温下下禁禁带带宽宽度度为为3.37eV。ZnO和和GaN同同为为六六角角纤纤锌锌矿矿结结构构，具具有有相相近近的的晶晶格格常常数数和和Eg，且且ZnO具具有更高的熔点和激子束缚能以及良好的机电耦合性和较低的电子诱生缺陷。有更高的熔点和激子束缚能以及良好的机电耦合性和较低的电子诱生缺陷。 此此外外，
21、ZnO薄薄膜膜的的外外延延生生长长温温度度较较低低，有有利利于于降降低低设设备备成成本本，抑抑制制固固相相外外扩扩散散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。提高薄膜质量，也易于实现掺杂。 ZnO薄薄膜膜所所具具有有的的这这些些优优异异特特性性，使使其其在在紫紫外外光光探探测测、表表面面声声波波器器件件、太太阳阳能能电电池、可变电阻等诸多领域得到了广泛应用。池、可变电阻等诸多领域得到了广泛应用。 ZnO薄薄膜膜传传感感器器具具有有响响应应速速度度快快、集集成成化化程程度度高高、功功率率低低、灵灵敏敏度度高高、选选择择性性好好、原料低廉易得等优点。原料低廉易得等优点。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽
22、禁带半导体紫外探测器简介 (3) ZnO基基紫外探测器紫外探测器 LOGO 金金刚刚石石是是禁禁带带宽宽度度为为5.45eV的的宽宽带带隙隙半半导导体体材材料料，具具有有高高的的载载流流子子迁迁移移率率、高高的的击击穿穿电电压压、高高的的热热导导率率、高高掺掺杂杂性性和和化化学学惰惰性性，是是非非常常适适合合于于制制备备探探测测器器件的材料。件的材料。 由由于于金金刚刚石石膜膜的的禁禁带带宽宽度度比比GaN大大，在在短短于于230nm的的紫紫外外光光部部分分，金金刚刚石石膜膜探探测测器器有有很很大大的的光光谱谱响响应应，且且具具有有很很强强的的可可见见光光盲盲性性，它它的的光光生生电电流流比比
23、Si探探测测器器高得多，信噪比及信号稳定性也比高得多，信噪比及信号稳定性也比Si的强。的强。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (4) 金刚石紫外探测器金刚石紫外探测器 LOGO二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 2 2、宽禁带半导体紫外探测器的结构、宽禁带半导体紫外探测器的结构 根据基本工作方式的不同，宽禁带半导体紫外探测器可以分根据基本工作方式的不同，宽禁带半导体紫外探测器可以分为光电导探测器（无结器件）和光生伏特探测器（结型器件），其为光电导探测器（无结器件）和光生伏特探测器（结型器件），其中光生伏特探测器又分为肖特基势垒型、金属中光生
24、伏特探测器又分为肖特基势垒型、金属- -半导体半导体- -金属金属（MSMMSM）型、）型、pnpn结型、结型、pinpin结型等。结型等。 LOGO几种不同类型宽禁带半导体紫外探测器结构示意图几种不同类型宽禁带半导体紫外探测器结构示意图二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 2 2、宽禁带半导体紫外探测器的结构、宽禁带半导体紫外探测器的结构 LOGO 光电导探测器，简称光电导探测器，简称PC探测器，是利用光电导效应制作的光探测器。探测器，是利用光电导效应制作的光探测器。 一块半导体体材料和两个欧姆接触即可构成光导型结构的紫外探测器。一块半导体体材料和两个欧姆接触即可构成
25、光导型结构的紫外探测器。 光导型紫外探测器具有结构简单、工艺容易和内部增益高等优点，但不足之光导型紫外探测器具有结构简单、工艺容易和内部增益高等优点，但不足之处是响应速度慢、暗电流大。处是响应速度慢、暗电流大。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (1) 光导型光导型紫外探测器紫外探测器 LOGO 实际上就是一个肖特基势垒二极管，可集高的响应度与低的暗电流于一身，具实际上就是一个肖特基势垒二极管，可集高的响应度与低的暗电流于一身，具有响应时间短、量子效率高、势垒高度高、回避有响应时间短、量子效率高、势垒高度高、回避p p型等优点。型等优点。 但它存在一些问题：但它存在一
26、些问题：1 1）由于光照射半导体时必须通过金属电极入射或者通过透明的衬底背面入射，因而入射光会）由于光照射半导体时必须通过金属电极入射或者通过透明的衬底背面入射，因而入射光会受到较大损失。但是因为大多数半导体在紫外波段都吸收很厉害，吸收系数一般较大，受到较大损失。但是因为大多数半导体在紫外波段都吸收很厉害，吸收系数一般较大，所以使用良好的抗反射层，使大部分光吸收在表面结附近是完全可以实现的；所以使用良好的抗反射层，使大部分光吸收在表面结附近是完全可以实现的；2 2）金属）金属- -半导体接触所形成的结比较浅，主要在半导体表面附近；半导体接触所形成的结比较浅，主要在半导体表面附近；3 3）肖特基
27、结构受表面态影响严重，表面态由很多深能级组成，可加剧光生电子）肖特基结构受表面态影响严重，表面态由很多深能级组成，可加剧光生电子- -空穴对的复空穴对的复合，从而降低器件的量子效率。要消除表面态是非常困难的，这在一定程度上制约了肖合，从而降低器件的量子效率。要消除表面态是非常困难的，这在一定程度上制约了肖特基结构器件的发展。特基结构器件的发展。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (2) 肖特基势垒肖特基势垒紫外探测器紫外探测器 LOGO 1985年德国半导体电子研究所率先发明了横向结构叉指状电极的肖特基光电年德国半导体电子研究所率先发明了横向结构叉指状电极的肖特基光电
28、二极管二极管(MSM-PD)，改善了传统光电二极管的性能。，改善了传统光电二极管的性能。二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (3) MSM型紫外探测器型紫外探测器 此结构是用平面线型叉指电极和半导体材料形成此结构是用平面线型叉指电极和半导体材料形成“背靠背背靠背”的双肖特基势垒。的双肖特基势垒。当当 在电极上加上直流偏置电压时，一个势垒正向偏置，另一个势垒则反向偏置，在电极上加上直流偏置电压时，一个势垒正向偏置，另一个势垒则反向偏置，因此暗电流极小，几乎比同种材料的光电导探测器的暗电流小因此暗电流极小，几乎比同种材料的光电导探测器的暗电流小3-5个数量级。个数量级。
29、MSM型光伏探测器不需要进行型光伏探测器不需要进行p型掺杂，具有响应度高、速度快、随偏压变化型掺杂，具有响应度高、速度快、随偏压变化小、制备工艺简单、造价低、易于单片集成等优点，得到人们的普遍关注。小、制备工艺简单、造价低、易于单片集成等优点，得到人们的普遍关注。LOGO pn结光伏型探测器是将结区做成一个结光伏型探测器是将结区做成一个pn结，当适当频率的光照射探测器的有结，当适当频率的光照射探测器的有源区时，光生载流子在内建电场的作用下在外电路形成光电流；源区时，光生载流子在内建电场的作用下在外电路形成光电流； 它在一般的光伏工作模式下没有内增益，当它在一般的光伏工作模式下没有内增益，当pn
30、结正偏时导通，其暗电流远远大结正偏时导通，其暗电流远远大于光生电流，而反偏时，只有很小的暗电流，所以，探测器常常工作在反偏于光生电流，而反偏时，只有很小的暗电流，所以，探测器常常工作在反偏状态；状态； 一般一般p区和区和n区的厚度远大于结区，所以电流主要由扩散电流决定，而且主要取区的厚度远大于结区，所以电流主要由扩散电流决定，而且主要取决于表层吸收产生的载流子，因此在很大程度上降低了探测器的响应时间。决于表层吸收产生的载流子，因此在很大程度上降低了探测器的响应时间。 二、宽禁带半导体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (4) pn结型紫外探测器结型紫外探测器 LOGO 二、宽禁带半导
31、体紫外探测器简介二、宽禁带半导体紫外探测器简介 (5) pin结型紫外探测器结型紫外探测器 为有效地提高器件灵敏度和响应速度，可以在为有效地提高器件灵敏度和响应速度，可以在p层和层和n层之间夹入一层本征层之间夹入一层本征 的的i层，以增加耗尽层的宽度。层，以增加耗尽层的宽度。 为使为使pin器件具有高的响应速度，结构设计应尽量使光在耗尽区吸收，器件具有高的响应速度，结构设计应尽量使光在耗尽区吸收，p层层的厚度要较小。的厚度要较小。 一般一般pin光电二级管工作于零偏（光伏模式）或反向偏置下（光电二极管模光电二级管工作于零偏（光伏模式）或反向偏置下（光电二极管模式），使光生电流和暗电流的差别最大
32、，从而使灵敏度提高。式），使光生电流和暗电流的差别最大，从而使灵敏度提高。 在不是太高的偏压下，随反向偏压的增加，不仅响应率提高，而且响应速在不是太高的偏压下，随反向偏压的增加，不仅响应率提高，而且响应速度也提高，这是因为随偏压的增加，耗尽区加宽，降低了结电容，因而有较度也提高，这是因为随偏压的增加，耗尽区加宽，降低了结电容，因而有较小的小的RC时间常数。时间常数。LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 LOGO 宽宽禁禁带带半半导导体体紫紫外外探探测测技技术术与与传传统统的的红红外外及及其其它它光光电电探探测测方方式式相相比比具具有有不可比拟的技术优势，主要表现在：不可比拟的技术优
33、势，主要表现在： 在在紫紫外外区区，由由空空间间造造成成的的紫紫外外背背景景辐辐射射较较少少，同同时时由由于于中中紫紫外外区区位位于于太太阳阳盲盲区区，系系统统避避开开了了最最大大的的自自然然光光源源，信信号号检检测测难难度度下下降降，虚虚警警率率下下降降，从从而而对对发动机、导弹、等离子体辐射等产生的紫外辐射能作出准确的判断；发动机、导弹、等离子体辐射等产生的紫外辐射能作出准确的判断； 紫外探测具有极低的误报率；紫外探测具有极低的误报率； 紫紫外外探探测测属属于于无无源源被被动动探探测测，不不辐辐射射电电磁磁波波，隐隐蔽蔽性性好好，从从而而具具有有较较高高的的军军事价值；事价值； 紫外探测技
34、术使系统结构大为简化，不制冷，不扫描，重量减轻，体积减小。紫外探测技术使系统结构大为简化，不制冷，不扫描，重量减轻，体积减小。三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 紫外探测器在军事和民用方面均有很高的应用价值：紫外探测器在军事和民用方面均有很高的应用价值： 军事上，紫外探测技术可用于军事上，紫外探测技术可用于紫外告警、紫外通讯、紫外制导、紫外干扰等紫外告警、紫外通讯、紫外制导、紫外干扰等领域领域。 【19911991年的海湾战争、年的海湾战争、19991999年的科索沃危机，大量高技术武器装备在年的科索沃危机，大量高技术武器装备在战场上的广
35、泛应用及其所取得的惊人作战效果给我们以启迪：未来的高技术战场上的广泛应用及其所取得的惊人作战效果给我们以启迪：未来的高技术战争是电子战发挥巨大作用的战争。没有战争是电子战发挥巨大作用的战争。没有“制电磁权制电磁权”，就很难有，就很难有“制天权制天权”、“制空权制空权”、“制海权制海权”、“制陆权制陆权”，没有，没有“电磁优势电磁优势”，很难有，很难有“钢铁优势钢铁优势”。】LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 紫外线作为光电电子战威胁频段之一，其技术的军事应用主要有以下几个方面：紫外线作为光电电子战威胁频段之一，其技术的军事应用主要有以下几个方面： 紫外制导紫外制导 尽管红外制导是
36、目前导弹的主流制导方式，尽管红外制导是目前导弹的主流制导方式， 但随着红外对抗技术的日趋成熟，但随着红外对抗技术的日趋成熟，红外制导导弹的功效受到了严重地威胁。红外制导导弹的功效受到了严重地威胁。 为了反红外对抗技术，制导技术正在向双色制导方面发展，这其中也包括红外为了反红外对抗技术，制导技术正在向双色制导方面发展，这其中也包括红外-紫外双色制导方式。紫外双色制导方式。 在受到敌方红外干扰时，仍可使用紫外探测器探测目标的紫外辐射，并把导弹在受到敌方红外干扰时，仍可使用紫外探测器探测目标的紫外辐射，并把导弹导引至目标进行攻击。导引至目标进行攻击。 据报道，美国及北约盟军的陆海军在据报道，美国及北
37、约盟军的陆海军在1989 年装备使用的尾刺年装备使用的尾刺(Stinger Pest) 对对空导弹中就采用了这种红外空导弹中就采用了这种红外-紫外双色制导技术。紫外双色制导技术。LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 紫外预警紫外预警 紫外线为对付导弹的威胁紫外线为对付导弹的威胁, , 导弹入侵报警器是必要的装备。导弹入侵报警器是必要的装备。 目前的导弹入侵报警方式主要有依赖雷达工作的主动式报警和包括红外、激光目前的导弹入侵报警方式主要有依赖雷达工作的主动式报警和包括红外、激光和紫外线告警为主的被动式报警。和紫外线告警为主的被动式报警。 紫外预警是根据紫外探测器对导弹等飞行目标尾焰中
38、的紫外辐射灵敏的特性，紫外预警是根据紫外探测器对导弹等飞行目标尾焰中的紫外辐射灵敏的特性，对短程空对短程空- -空导弹及地空导弹及地- -空导弹，尤其是对雷达告警所不能探测的紫外制导导弹空导弹，尤其是对雷达告警所不能探测的紫外制导导弹进行近距离预警，保护直升机、运输机等慢速平台免遭其它导弹的攻击。进行近距离预警，保护直升机、运输机等慢速平台免遭其它导弹的攻击。 国外已研制成功了多种紫外线报警器。美国洛拉尔公司在国外已研制成功了多种紫外线报警器。美国洛拉尔公司在1988 1988 年就为美国海年就为美国海军的军的C-1305 C-1305 直升机和直升机和P-3S P-3S 运输机研制成功了世界
39、上第一台紫外报警器运输机研制成功了世界上第一台紫外报警器AAR-47AAR-47，不久就有上千套不久就有上千套分别装备于美、英、加、澳等国的飞机。分别装备于美、英、加、澳等国的飞机。 美国西屋公司在美国西屋公司在美国海军的资助下也研制出美国海军的资助下也研制出PMAW S-2000 PMAW S-2000 紫外报警器紫外报警器, , 主要装备在各种战斗机、主要装备在各种战斗机、坦克和装甲车上。坦克和装甲车上。LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 紫外通讯紫外通讯 紫外通讯是一种具有极大发展潜力的新型通讯方式。它是利用紫外辐射进行信紫外通讯是一种具有极大发展潜力的新型通讯方式。它是利
40、用紫外辐射进行信息传递，与普通的无线电通讯相比，具有低窃听率、高抗干扰性等优点，能实息传递，与普通的无线电通讯相比，具有低窃听率、高抗干扰性等优点，能实现近距离保密通讯；与先进的激光通讯相比，具有可进行全方位多路通讯和定现近距离保密通讯；与先进的激光通讯相比，具有可进行全方位多路通讯和定向通讯等优点。所以受到对通讯保密性、机动性要求高的部门的广泛重视。向通讯等优点。所以受到对通讯保密性、机动性要求高的部门的广泛重视。 美国在美国在20 世纪世纪90 年代初即研制出低功率紫外通讯系统。目前已有紫外通讯系年代初即研制出低功率紫外通讯系统。目前已有紫外通讯系统的成品出现统的成品出现, 并已成功地将此
41、技术应用于空间飞行器与卫星间的秘密通讯及并已成功地将此技术应用于空间飞行器与卫星间的秘密通讯及海军战舰间、战舰与舰载机联络等方面。海军战舰间、战舰与舰载机联络等方面。LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 紫外干扰紫外干扰 这是为对抗目前正在发展的红外这是为对抗目前正在发展的红外-紫外双色制导导弹而发展起来的一种双色干紫外双色制导导弹而发展起来的一种双色干扰技术。扰技术。 它利用红外、紫外干扰弹，对敌方紫外制导系统发射强紫外干扰辐射，以干扰它利用红外、紫外干扰弹，对敌方紫外制导系统发射强紫外干扰辐射，以干扰该系统正常运行。该系统正常运行。 紫外干扰的关键是研制出具有足够强紫外辐射的火
42、药紫外干扰的关键是研制出具有足够强紫外辐射的火药, 装添以制成具有紫外干装添以制成具有紫外干扰能力的干扰弹。扰能力的干扰弹。LOGO三、紫外探测器的应用三、紫外探测器的应用 民用上，紫外探测技术可用于燃烧工程及紫外水净化处理中的紫外线民用上，紫外探测技术可用于燃烧工程及紫外水净化处理中的紫外线测量、火焰探测等领域，如：测量、火焰探测等领域，如： 紫外探测器在民用方面已被用于气体探测与分析、火焰传感、污染监测、水银紫外探测器在民用方面已被用于气体探测与分析、火焰传感、污染监测、水银消毒、矿物开采、发动机及锅炉控制等。消毒、矿物开采、发动机及锅炉控制等。 紫外探测技术在医学、生物学方面也有着广泛的应用，特别是近几年在皮肤病紫外探测技术在医学、生物学方面也有着广泛的应用，特别是近几年在皮肤病诊断方面有着独特的应用效果。利用紫外探测技术在检测诊断皮肤病时可直接诊断方面有着独特的应用效果。利用紫外探测技术在检测诊断皮肤病时可直接看到病变细节，也可用它来检测癌细胞、微生物、血色素、红血球、白血球、看到病变细节，也可用它来检测癌细胞、微生物、血色素、红血球、白血球、细胞核等，这种检测不但迅速、准确，而且直观、清楚。细胞核等，这种检测不但迅速、准确，而且直观、清楚。
