光生伏特效應及器件課件

第二節(jié)光電傳感器2

本章學習光電效應、光電元件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性以及光電傳感器

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一內(nèi)光電效應及器件

當光照射在物體上，使物體的電阻率ρ發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應，它多發(fā)生于半導體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應分為光電導效應和光生伏特效應兩類：1光電導效應及器件(1)光電導效應在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導率的變化，這種現(xiàn)象被稱為光電導效應。基于這種效應的光電器件有光敏電阻。<#>12/17/20222過程：當光照射到半導體材料上時，價帶中的電子受到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊，并使其由價帶越過禁帶躍入導帶，如圖，使材料中導帶內(nèi)的電子和價帶內(nèi)的空穴濃度增加，從而使電導率變大。導帶價帶禁帶自由電子所占能帶不存在電子所占能帶價電子所占能帶Eg12/17/20223⑵光敏電阻

①光敏電阻的工作原理和結(jié)構(gòu)

光敏電阻結(jié)構(gòu)(a)光敏電阻結(jié)構(gòu)；(b)光敏電阻電極；(c)光敏電阻接線圖12/17/20225②光敏電阻演示

當光敏電阻受到光照時，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）12/17/20226光電池的示意圖+光PN－SiO2RL(a)光電池的結(jié)構(gòu)圖I光(b)光電池的工作原理示意圖PN2光生伏特效應及器件

⑴光生伏特效應在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象叫做光生伏特效應。基于該效應的光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。⑵光電池光電池是利用光生伏特效應把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。

①光電池的結(jié)構(gòu)和工作原理硅光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。12/17/2022712/17/20228光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。光敏二極管的光照特性是線性的，適合檢測等方面的應用。RL

光PNPN光⑶光敏二極管①光敏二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理12/17/202210

③光敏二極管的反向偏置接線（參考上頁圖）及光電特性演示

在沒有光照時，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當光照增加時，光電流IΦ與光照度成正比關系。

光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照12/17/202212⑷光敏三極管光敏三極管有PNP型和NPN型兩種，如圖。其結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似，具有電流增益,只是它的發(fā)射極一邊做的很大,以擴大光的照射面積,且其基極不接引線。當集電極加上正電壓,基極開路時,集電極處于反向偏置狀態(tài)。當光線照射在集電結(jié)的基區(qū)時,會產(chǎn)生電子-空穴對,在內(nèi)電場的作用下,光生電子被拉到集電極,基區(qū)留下空穴,使基極與發(fā)射極間的電壓升高,這樣便有大量的電子流向集電極,形成輸出電流,且集電極電流為光電流的β倍。

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bcRLEec12/17/202214集電結(jié)一邊做得很大，以擴大光的照射面積，且基極一般不接引線。PPNbecNNPebc⑷光敏三極管12/17/202215普通三極管ICIBeEBECIERCRbcbNNP12/17/202216光敏三極管基區(qū)很薄，基極一般不接引線；集電極面積較大。ICeECIE