光电探测器是一种重要的半导体敏感器件,可将光学信号转换成为电学信号,从而实现对光学量的感知探测与定量测量,在遥测遥感、医疗卫生、工业检测与监控、通讯等各领域有着广泛的应用。随着21世纪信息时代的到来,各种光电应用系统层出不穷,实现从光信号到电信号转换功能的光电探测器引发了人们进行更多深入地研究。传统光电探测器在恒定光信号输入时,只能输出一定强度的直流电信号,往往需要额外的斩波器、附加的配置电路单元将直流电信号转换为更易处理的交流电信号,以方便后续电路系统处理。这种方式增加了系统的复杂度、降低了系统的可靠性,且随着电路元器件的增多会在噪声、稳定性、功耗、维护方便等一系列指标上降低系统的性能。为解决这一问题,本文研究了一种可在恒定强度光信号输入下直接输出交流电信号的光电探测器,并以其为核心器件设计了两个可分别应用于微弱光探测和光纤比色测温的光电应用系统。作为这种新型光电探测器--亚阈MOSFET光电探测器的理论基础,论文首先介绍了光电探测器和MOSFET的相应理论。在此基础上,提出了内调制的基本概念和亚阈MOSFET光电探测器的基本结构,对器件的基本参数、工作条件、特征性能进行了理论上的分析和推演。这一部分内容提出了贯穿于全文的核心概念,是整篇论文的理论基础。接下来,论文描述了亚阈MOSFET光电探测器的实物制备,对制备的亚阈MOSFET光电探测器进行了实验测试。测试结果表明亚阈MOSFET光电探测器具有良好的光电特性,可在恒定强度光信号输入下直接输出交流电信号。这一部分内容以实测的方式验证了器件的基本理论,是整篇论文的有力支撑。在对亚阈MOSFET光电探测器完成理论推演和实验测试的基础上,还以其为核心器件开发了相应的光电应用系统。利用其对输入光强度敏感的特点,开发了微光探测系统。系统可探测到10-6Lx的微弱光信号,在光谱分析、荧光检测、化学发光检测等多领域具有广泛应用。利用亚阈MOSFET光电探测器对近红外波段响应好的特点,开发了比色测温系统。通过对不同波长的红外信号进行比色计算出发射高温物体的温度。该系统利用光纤为介质,可广泛应用于需要非接触式温度测量的领域。这两种应用系统均已开发完成,并投入了实际的使用中,取得了良好的测量效果。最后,论文对上述已完成的理论、实验和应用工作进行了分析和总结。在这些工作的基础上,表达了对光电探测器研究及其应用系统设计的体会,并提出了对下一步工作的基本构想。