位置探測器，簡稱PSD，它是一種能檢測光電位置的器件，常作為與發光源組合的位置感測器廣泛套用。PSD分為兩類：一維PSD、二維PSD，兩種PSD的工作原理基本是相同的；PSD的典型結構包括外部結構和內部結構。
基本介紹
- 中文名：位置探測器
- 外文名：Position Sensitive Detector
- 別名：位置敏感器件
- 簡稱：PSD
- 屬性：光感測器
- 分類：一維PSD、二維PSD
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定義
位置探測器又稱為位置敏感器件（Position Sensitive Detector，PSD），它是一種能檢測光電位置的器件，常作為與發光源組合的位置感測器廣泛套用。PSD基本上屬於光感測器，也稱為坐標光電池。
探測器
探測器的電信號輸出是目標空間信息的時間描述，探測器電子信號與探測器特性相匹配。探測器分為經典半導體探測器、新型半導體探測器和熱探測器。經典半導體型和熱探測器型的探測器特性參數及其後的系統特性參數已得到改進。常見的幾種探測器如下：
經典半導體探測器
（1）光導型探測器。它需要一個恆定的偏置電壓，吸收的光子改變體積電阻率，於是改變了電流的大小，這種改變可以在外部電路中監測。由於電流不斷流過，探測器發熱，因此，非常大的探測器陣列很難降溫。
（2）光伏型探測器。它實際上是一個半導體中的P-N結，吸收的光子產生電壓變化，這個變化在外部電路中可以探測。該型探測器不發熱並且能夠安置在非常大的陣列中。由於工作電流最小，它相對容易耦合在低噪聲放大器中。
新型探測器
（1）肖特基勢壘二極體（SBD）。它是一個可產生電壓的光電發射裝置，這些探測器適合使用矽製造工藝。因此，它是相對容易生產的單片器件，其中探測器和讀出裝置可以同時製造。SBD能夠安裝在非常大（5000×5000）的陣列上。
（2）帶隙工程光探測器（量子勢阱）。量子阱探測器的光譜回響能夠調諧到任意波長，但是它只有非常窄的光譜回響範圍。目前它的限制是需要製冷（通常為60K以下）。
熱探測器
（1）輻射熱計探測器。因為熱探測器吸收熱量，所以它的電阻值發生改變，它需要一個外部偏壓。電流的改變（因為電阻值發生變化）可以在外部電路中被探測。大型輻射熱計探測器陣列中產生的熱量難以消散。輻射熱計通常是光學斬波的，以提高靈敏度和均勻性。
（2）熱釋電探測器。熱釋電探測器僅僅能夠感知溫度的變化。熱度的變化改變了電偶極矩，產生了電勢差。這些交流設備在△T對象周圍產生熱暈。這些系統通常具有一個介於透鏡系統和探測器之間的斬波器（製造一個不斷變化的環境）。斬波器與攝像機的幀速率同步，以使顯示的圖像同步顯示。
分類
一維PSD
一維PSD用於測定光電的一維坐標位置。
二維PSD
一維PSD用於測定光電的二維坐標位置。
兩種PSD的工作原理是相同的。
典型結構
外部結構
PSD外部有感測器的信號輸出端子，輸出信號常為電流方式，還有讓入射光通過的視窗（材料為玻璃或者是樹脂）。
內部結構
PSD內部有將入射光信號變為電信號的半導體P-N結。
PSD的典型結構
PSD的典型結構工作原理
在一維PSD中，入射光在半導體內產生正負等量電荷，即通過P-N結在入射點附近的P層產生正電荷，在N層產生負電荷。P層不均勻的正電荷形成電流，引出端取出與到輸出電極距離成反比的電流。根據流過電極的電流可計算光射入的位置。
二維PSD的工作原理與一維PSD的工作原理基本近似，僅是在一維PSD的電極成垂直方向安裝二維PSD，但位置間性能不太好，需要進一步改進。
特性
受光面積
PSD是檢測受光面上點狀光束的重心（強度中心）位置的光檢測元件，因此，通常在PSD前面設定聚光透鏡，在受光面上得到光點，選擇最適宜的受光面積的PSD，確保光點進入受光面。
信號光源和敏感波長範圍
作為被測量對象、光源以及PSD在外部有遮擋的情況下，由於周圍的光不能進入PSD，在其敏感波長範圍內採用任何光源都不會出問題。然而，當白熾燈、螢光、水銀光、太陽光等入射到PSD上，將來自信號光源的光淹沒時，這時要採用可見光截止性的視窗材料PSD，信號光源使用紅外LED以及白熾燈。
電極間電阻以及反偏置電壓與回響速度
在PSD受光面上光點位置高速移動時，以信號光源為脈衝燈光而消除周圍的光成分時，PSD的回響時間，即上升時間和下降時間就會成為問題。PSD的電極間基本上相當於電阻工作，因此，需要高速回響工作時，應選用電極間電阻小的PSD，加較大的反偏置電壓而接電容較小狀態下使用。回響時間約為1μs左右。
位置檢測誤差
位置檢測誤差是指來自電學中心位置的光點的實際移動量與用該位置得到的電流進行計算的移動量之差值，即實際的光點位置與檢測的光點位置的差值，最大約為全受光長的2%~3%。PSD位置的檢測密度也就相當於此程度，若要求更高的檢測精度時，使用查表補償或調整增益等。
