PSD（位置敏感探測器）概述

PSD 是一種基于光電效應(yīng)的光學(xué)傳感器，核心功能是實時測量光點在探測面上的連續(xù)位置坐標（如 X、Y 軸坐標），廣泛應(yīng)用于位移檢測、角度測量、光學(xué)對準等領(lǐng)域。

PSD 的結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)描述，其基本結(jié)構(gòu)包括：

P 襯底：作為探測器的基底，提供結(jié)構(gòu)支撐和電學(xué)連接基礎(chǔ)。

PIN 光電二極管：核心感光元件，當光照射時，光子能量激發(fā)電子 - 空穴對，形成光電流，實現(xiàn)光信號到電信號的轉(zhuǎn)換。

表面電阻：通常為均勻分布的電阻層（如 N 型半導(dǎo)體薄層），光電流會沿電阻層向兩端電極流動，其電流分配與光點位置直接相關(guān)，通過測量電極電流即可計算光點坐標。

PSD 與 CCD 的核心差異及優(yōu)勢

CCD（Charge-Coupled Device，電荷耦合器件）是另一種常見的光學(xué)探測器，二者的核心區(qū)別體現(xiàn)在原理和性能上，PSD 的優(yōu)勢包括：

位置分辨率高：

PSD 通過電阻層的電流分布直接計算位置，理論分辨率可達納米級；而 CCD 依賴像素陣列，分辨率受限于像素尺寸和數(shù)量。

光譜響應(yīng)寬：

可響應(yīng)從紫外到紅外的較寬光譜范圍，適用場景更廣泛；CCD 的光譜響應(yīng)通常受限于感光材料（如硅基 CCD 在紅外波段響應(yīng)較弱）。

響應(yīng)速度快：

光電流的產(chǎn)生和傳輸幾乎無延遲，響應(yīng)時間可達微秒甚至納秒級；CCD 需要電荷轉(zhuǎn)移和讀出過程，響應(yīng)速度較慢。

位置信號與光斑形狀無關(guān)：

只要光斑能量集中在探測面上，即使形狀不規(guī)則（如彌散、畸變），也能準確輸出位置信息；而 CCD 的位置測量依賴光斑在像素上的能量分布，易受形狀影響。

PSD 的典型應(yīng)用

由于上述特性，PSD 常用于對實時性、精度要求高的場景：

精密位移 / 振動監(jiān)測（如機床校準、結(jié)構(gòu)變形測量）

光學(xué)系統(tǒng)對準（如激光準直、望遠鏡調(diào)焦）

機器人視覺導(dǎo)航（如通過光斑定位實現(xiàn)路徑跟蹤）

生物醫(yī)學(xué)檢測（如微小物體運動軌跡記錄）

PSD 的局限性在于無法直接獲取光斑的灰度或圖像信息（僅輸出位置坐標），因此需根據(jù)具體需求與 CCD 等探測器配合使用。