S2 光电探测器件1

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1、C2光电探测器件理学院宋旸22光电探测器件2.1光电探测器的物理效应2.2光电探测器的性能参数2.3外光电效应型光电探测器2.4内光电效应型光电探测器2.5固体成像器件2.6光电探测光源3内光电效应型探测器42光电探测器件42.4内光电效应型光电探测器2.4.1光电导型光探测器光敏电阻2.4.2pn结光伏探测器2.4.3光电池2.4.4光电二极管与光电三极管2.4.5特殊结型光电二极管2.4.6恒流源型探测器的偏置和设计52.4.4光电二极管与光电三极管与光电池的主要区别为：③光电二极管结面积远小于光电池,具有更好的频率特性②工作电流小，仅为微安级④工作

2、状态不同，前者为零偏置电压状态，以获得光电流,后者则处于反偏置电压。①光电二极管①光电池的衬底材料掺杂浓度高于光电二极管，光电二极管的电阻率高于光电池62.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极管72.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极管国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为2CU和2DU两种系列。2CU系列以N-Si为衬底，只有两个引出线2DU系列以P-Si为衬底，有三条引出线，前极、后极与环极。82.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极管光电二极管的用法若加正向电压，正接后与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。加反向电

3、压2DU环极接法92.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极管加反向电压时的伏安特性曲线与硅光电池的伏安特性曲线图比较①为分析方便，将I，III象限对调②开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式2.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极管低偏压时：光电流变化非常敏感，这是由于反偏压增加使耗尽层加宽，结电场增强，所以对结区的光的吸收率及光生载流子的收集效率加大；高偏压时：收集已达极限，光电流趋于饱和，曲线近似平直，且低照度部分比较均匀，可用作线性测量。10112.4.4光电二极管与光电三极管①光电二极

4、管微变等效电路具体应用时多用图d和图c形式。图b为考虑到光电二极管结构、功能后画出的微变等效电路Ip为光电流，V为理想二极管，Cf为结电容，Rsh为漏电阻，Rs为体电阻，RL为负载电阻；122.4.4光电二极管与光电三极管②光电三极管(光电晶体管)包含3个掺杂程度不同的扩散区和两个结区132.4.4光电二极管与光电三极管②光电三极管基极电流IB很小，集电极电流IC由IB控制β为共发射极电流增益光电三极管有两种基本结构，NPN结构与PNP结构。用N型硅材料为衬底制作的NPN结构，称为3DU型；用P型硅材料为衬底制作的称为PNP结构，称为3CU型。与光电池、二

5、极管类似，DU型均为n为受光面，CU型均为p为受光面②光电三极管(光电晶体管)2.4.4光电二极管与光电三极管14152.4.4光电二极管与光电三极管②光电三极管光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。用大面积的集电结，用于接收光辐射集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。一般将光电三极管的基极开路，集电结反偏，发射结正偏162.4.4光电二极管与光电三极管②光电三极管与一般晶体管不同，集电极电流由集电结上产生的光电流控制。集电结起双重作用①把光信号转换为电信号，起光电二极管的作用②使光电流再放大，起晶体管的作用从原理上可看成有光电二

6、极管与普通三极管的组合体172.4.4光电二极管与光电三极管③光照特性光电流与照度之间的关系光电二极管线性好，适合于检测使用光电三极管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。光电晶体管在弱光时呈现非线性，在强光下呈现饱和，线性特性不好，多用来作光电开关元件或光电逻辑元件182.4.4光电二极管与光电三极管④伏安特性光电流与外加偏压之间的关系光电二极管光电流在微安量级，三极管光电流在毫安量级光电二极管光电流随所加偏压变化小，光电三极管偏压对光电流的影响较大工作电压较低时，光电三极管输出光电流非线性现象严重192.4.4光电二极管与光电三

7、极管⑤温度特性按电流及光电流与温度的关系温度对光电流影响小，对暗电流的影响大，需采取横温或温度补偿措施光电三极管由于对光电流有放大作用，受温度的影响大于光电二极管2.4.4光电二极管与光电三极管⑥光谱响应光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，它的响应范围为0.4-1.0μm，峰值波长为0.85μm。对于光电二极管，减薄PN结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高，因为PN结的厚度减薄后，短波段的光谱容易被减薄的PN结吸收（扩散长度减小）。因此，可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和

8、色敏器件等。蓝敏器件是在牺牲长波段光谱响应为代价获得的（减薄PN结