第三章2光電二極管

反偏電壓pn結(jié)光伏探測器——光導(dǎo)工作模式——光電二極管

常見的光電二極管有：Si光電二極管、PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、肖特基勢壘光電二極管等。3.2.2

光伏器件——光電二極管12一、光電（敏）二極管

光電二極管是最簡單、最具有代表性的光生伏特器件，其中，PN結(jié)硅光電二極管為最基本的光生伏特器件。

材料硅、鍺、砷化銦、銻化鋼、砷化鎵、碲鎘汞等材料制作，但目前應(yīng)用最多的還是硅光電二極管。31.光電二極管與光電池的比較相同點工作原理相同，都是基于pn結(jié)工作的不同點1.結(jié)區(qū)面積小2.通常工作于反偏置狀態(tài)3.內(nèi)建電場強，結(jié)區(qū)厚，結(jié)電容小，頻率特性好4.光電流小，在微安量級42.光電二極管的基本結(jié)構(gòu)

光電二極管可分為兩種結(jié)構(gòu)形式：以P型硅為襯底的2DU型以N型硅為襯底的2CU型圖（b）為光電二極管的工作原理圖

圖（c）所示為光電二極管的電路符號圖（a）為2DU型光電二極管的原理結(jié)構(gòu)圖。5前級后級環(huán)級VARLhν等效電路兩種管子的電極數(shù)不同。2CU型管子只有前后兩個電極，而2DU型管子除有前后極外還有一個環(huán)極。設(shè)環(huán)極的目的是為了減少表面漏電流，減小噪聲，提高探測極限力。6表面漏電流的產(chǎn)生7環(huán)極的作用8二、光電二極管的基本特性1.伏安特性由光電二極管的電流方程可以得到光電二極管在不同偏置電壓下的輸出特性曲線。

光電二極管的工作區(qū)域應(yīng)在圖的第3象限與第4象限。9在光電技術(shù)中常采用重新定義電流與電壓正方向的方法把特性曲線旋轉(zhuǎn)成下面右圖所示。重新定義的電流與電壓的正方向均以PN結(jié)內(nèi)建電場的方向相同的方向為正向。

10工作區(qū)的選擇低反偏壓下光電流隨光電壓變化非常敏感，這是由于反偏壓增加使耗盡層加寬。結(jié)電場增強，這對于結(jié)區(qū)光的吸收率及光生載流子的收集效率影響很大。當反偏壓進一步增加時，光生載流子的收集已達極限，光電流就趨于飽和，特性曲線近似于乎直，而且在低照度部分比較均勻。利用光電二極管作線性測量時，主要是用特性曲線平直、均勻的這部分。通過選取適當?shù)呢撦d電阻，可得較大的線性輸出范圍。11靈敏度與入射輻射波長λ有關(guān)。光電二極管的電流靈敏度(峰值波長下的靈敏度)與波長的關(guān)系曲線稱為光譜響應(yīng)。

2.光電二極管的靈敏度

定義光電二極管的靈敏度為入射到光敏面上輻射量的變化引起電流變化dI與輻射量變化之比。123.光譜響應(yīng)光電二極管的光譜響應(yīng)定義：以等功率的不同單色輻射波長的光作用于光電二極管時，其電流靈敏度與波長的關(guān)系稱為其光譜響應(yīng)。

134.噪聲

低頻噪聲Inf、散粒噪聲Ins和熱噪聲InT散粒噪聲是光電二極管的主要噪聲散粒噪聲