1。1位置敏感探测器（PSD）的发展情况

1。2 主要研究的问题和方法

1。2。1 研究的问题

在现有的PSD光电探测器件的应用中，一般情况下是用单片PSD探测单路激光束。但是这种探测方法有很多限制，探测应用范围比较窄。但是如果采用多片位置敏感探测器件，那么整个探测系统的体积会变大，而且还会大大增加光电探测器对准的难度，以至于使整个系统探测量精度下降。因此，用单片PSD探测多路激光束将是一种非常有应用价值的探测技术，在光电探测系统中，为了从入射到光敏面上多光路激光光信号中获得位置信息，并且使用的比较少的探测器做探测是位置敏感探测技术将来的发展方向。如果能实现基于单片PSD的多路激光光束位置探测，将会使PSD器件得到更广泛的应用，工业中的所遇到的一些问题也会因此得到快捷有效的解决。

1。2。2 研究的方法

   （1）根据所查阅的关于多激光源电路的文献，购置激光源，设计出多激光源的驱动和控制调制电路，对设计的硬件电路进行排版布线，做成PCB板，然后将所需元器件进行焊接。焊接过程中同时对电路板进行调试。

   （2）编写ARM7-LPC2138开发板控制多激光的调制程序。将多激光源的控制电路与ARM7-LPC2138开发板结合起来，分别进行单路激光束和多路调制激光束进行实验，并记录实验过程所产生的数据。

   （3）根据实验所获得电路图和采样的数据绘制图表，并结合所查阅的参考资料，分析实验结果与理论成果的差异，完成毕业论文的书写。

2 理论分析

2。1 位置敏感探测器PSD 

2。1。1 PSD的工作原理

半导体光电位置敏感器件(PSD)是一种光电器件，它对其感光面上入射光电位置比较敏感，当光点入射到感光面的不同方位时，将输出不同的光生电流信号，通过对光生电流信号进行滤波、放大、然后转换成光生电压信号，通过对光生电压信号用公式计算后即可得到入射光点在感光面上的位置信息。PSD可分为一维PSD和二维PSD。

PSD的基本结构是p-n结，其工作原理是基于“横向光电效应”。

如图2。1是一维PSD的原理图，当p-n结内部载流子扩散和漂移到平衡状态时，就出现了一个由n区指向p区的结电场。若入射光信号仅仅照射在PSD光敏面的某一点上，如图2。1，则光生载流子会在入射点附近汇集。因为p+区的掺杂浓度远大于n区，所以p+区的电导率远大于n区，因此，进入p+区的光生空穴马上扩散到整个p+区，p+区可以看作是等电位的。而因为n区的电导率比较低，所以进入n区的光生电子仍在入射点的附近然汇集，然后就会在p-n结的横向产生不平衡的电势场，产生的不平衡电势场将空穴拉回了n区，从而在p-n结横向建立了一个横向电场，这即是半导体的“横向光电效应”[5]。文献综述

 若以PSD中间点为坐标原点[6]，设总的光生电流为IL，负载电阻均为RL， 一维PSD的光敏面长度为L，光敏面总的电阻为R0，则I1 + I2 = IL，

如果负载电阻很小可以忽略不计，则

图2。1 一维PSD原理图

通用的PSD一般采用p-i-n三层结构，重参杂的p层为感光面，输出电极设置在PSD两端。底层是公用电极，PSD正常工作时公用电极加的是反偏电压。当入射光信号集中照射到PSD光敏面上某一点时，输出电极就可以检测到光生电流的出现。但是，输出电极检测到的光生电流很微小，不容易检测，所以实验时通常会将输出电极接到接电流-电压转换器（其实就是定值电阻）将电流信号转变成电压信号，电压值正比于电流值，转变后的光生电压信号通过放大、滤波等电路处理，再经过公式计算，就可以获取入射光信号的位置信息。为提高测量精度还需消除背景光和暗电流的影响，为此已设计出PSD信号处理专用集成电路[7]。