实验原理

PSD是具有PIN三层结构的平板半导体硅片，其断面结构如图6.10.1（a）所示。表面层P为感光面，在其两边各有一信号输入电极，两电极间的P型层除具有接收入射光的功能外，还具有横向分布电阻的特性，即P型层不仅为光敏层，而且是一个均匀的电阻层。底层的公共电极是用于加反偏电压。如图6.10.1（b）所示，当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流 I ₀ ，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流 I ₁ 和 I ₂ ，显然 I ₀ = I ₁ + I ₂ 。而 I ₁ 和 I ₂ 的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PS表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可简化为图6.10.1（c）所示的电位器模型，其中 R ₁ 、 R ₂ 为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然 R ₁ 、R ₂ 正比于光点到两个输出电极间的距离。

因为 I ₁ / I ₂ = R ₂ / R ₁ =（ L – X ）/（ L + X ），所以可得： I ₀ = I ₁ + I ₂ ； I ₁ = I ₀ （ L – X /2 L ）； I ₂ = I ₀ （ L + X /2 L ）； X =（ I ₂ – I ₁ / I ₀ ） L 。当入射光恒定时， I ₀ 恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离 X 与（ I ₂ – I ₁ ）呈线性关系，与入射光点强度无关。通过适当地处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。

PSD器件目前已被应用于激光自准直、光点位移量和震动的测量，平板平行度的检测和二维位置测量等领域。