圖1 4款光電探測(cè)器展示

PMT：光電倍增管（Photomultiplier Tube），屬于真空電子器件。

工作原理：光陰極面受到光照后由于光電效應(yīng)釋放出光電子，產(chǎn)生的電子進(jìn)入倍增級(jí)中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的倍增，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子的放大，最后通過(guò)陽(yáng)極輸出電流信號(hào)。

圖2 PMT工作原理

工作原理：APD的光電流和PD的光電流產(chǎn)生機(jī)制相同，通過(guò)給PN結(jié)施加反向電壓，光生載流子碰撞晶格，發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，類似于“雪崩”效應(yīng)（即光電流成倍地激增的現(xiàn)象）。雪崩倍增效應(yīng)使得APD具有高的靈敏度，可以探測(cè)微弱的光。

圖4 APD工作原理

工作原理：MPPC是一種由多個(gè)工作在蓋革模式的APD組成的光子計(jì)數(shù)型器件，在蓋革模式下，APD的反向電壓高于擊穿電壓。即使輸入光極弱，也會(huì)出現(xiàn)輸出飽和（蓋革放電）。為停止蓋革放電并探測(cè)下一個(gè)光子，需要降低APD外部電路的工作電壓。通過(guò)APD串聯(lián)淬滅電阻的方式可以終止APD的蓋革放電，從而快速停止APD中的雪崩倍增，實(shí)現(xiàn)微弱光信號(hào)的探測(cè)和放大。

圖5 MPPC工作原理

4款探測(cè)器參數(shù)對(duì)比

接下來(lái)通過(guò)對(duì)光靈敏度、增益、噪聲特性、響應(yīng)速度、工作電壓、探測(cè)面積等參數(shù)性能對(duì)比分析，幫助大家進(jìn)一步做好探測(cè)器的選型。

光靈敏度是指光電探測(cè)器對(duì)光信號(hào)的感知能力，其中PMT和MPPC均能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單個(gè)光子的探測(cè)。

圖6 光靈敏度對(duì)比

增益是指光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，對(duì)電子信號(hào)的放大能力。PMT是通過(guò)連續(xù)的倍增級(jí)實(shí)現(xiàn)的電子放大。

光電探測(cè)器的響應(yīng)速度通常用上升時(shí)間或者截止頻率來(lái)描述。

工作電壓是指光電探測(cè)器在工作時(shí)所需要的工作電壓。

光電探測(cè)器的探測(cè)面積也是影響探測(cè)效率的主要因素，其中如果對(duì)比單個(gè)光電探測(cè)器的面積大小。

暗噪聲是指光電探測(cè)器在沒(méi)有光入射時(shí)，由于器件本身的原因?qū)е碌碾娏鬏敵觥?/span>

除了以上的性能對(duì)比，還有其他的參數(shù)對(duì)比，可以參考下表。