浅谈光电池与光电阻(）

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1、浅谈光电池与光电阻狱认分类2009-05-1016:43:18阅读308评论0字号：大中小检测技术报告时间：200&12-2802:04:32Tag：光敏电阻原理点击：168光电传感器的应用与新技术——浅谈光电池与光电阻当光照射到物体上会使物体发射电子或导电率发生变化或产生光电动势等现象，这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应。按照产生这些特性的原因不同，光电效应又分为光导效应，光生伏特效应及光电发射效应。光电检测器件就是利用物质的这些光电效应把光信号转换成电信号的器件。光电检测器件有很多种类，最常见的是光电池与光电阻传感器。光电池是光电类传感器的-•种，它的主要功能是在

2、不加偏置的情况下将光信号转换成电信号。光电池的种类繁多，早期出现的有氧化亚铜光电池，因转换效率低已很少应用，此外有硒、硫化铠、硫化镉、错、硅、础化铢等制成的光电池。按用途划分光电池町分为太阳能光电池利测量光电池两大类。太阳能光电池主要用作电源，由于它结构简单。体积小、重暈轻、可靠性高、寿命氏能直接将太阳能转换成电能。因而不仅成为航天工业上的重要电源。还被广泛地应用与人们的日常生活中。测量光电池的主耍功能是作为光电探测川，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好、寿命长，它被广泛地应用在光度、色度、光学精密计量和测试中。U前应用较多的是硒光电池和硅光电池。硒光电池因光

3、谱特性与人眼视觉很相近，频谱较宽，故多用丁•日落光表及照度计。硅光电池与英它半导体光电池相比，是H前转换效率最高17%，儿乎接近理论极限的-•种光电池。此外，还有薄膜光电池、紫光电池、异质结光电池等。薄膜光电池是把硫化偏等材料制成薄膜结构，以减轻匝最、简化阵列结构，提高抗辐射能力和降低成木。紫光电池是把硅光电池的PN结减薄至结深为0.2〜0.3pm,光谱响应峰值移到600nm左右，來提高短波响应，以适应外层空间使用。与上述同质结光电池不同，异质结光电池利用不同禁带宽度的半导体材料做成界质PN结，入射光儿乎全透过宽禁带材料一侧，而在结区窄禁带材料中被吸收，产生电子一空穴对。利用这种“

4、窗口”效应提高人射光的收集效率，以获得高丁-同质结硅光电池的转换效率，理论上最大可达30%,但目前因工艺尚未成熟，仍低于硅光电池。光电池的主要原理是光生伏特效应,当用hv足够大的光照射一均匀半导体的表面时，山于半导体对光的吸收而在半导体的近表而层屮产生窩浓度的光生非平衡电了空穴对。这样就造成从半导体近表面层至内部的载流子浓度梯度，因而发/两种载流子都向半导体内部的扩散运动。非平衡电子利空穴的扩散运动方向和同，因此它们的扩散电流方向相反。由于迁移率与载流子的有效质量有关，而电子的有效质量比空穴小。所以电子的迁移率和扩散系数比空穴的大，因此电子比空穴扩散得较快并冃扩散到较深的半导体内部

5、。在没有其它场的影响时，这种扩散的差异导致电荷的分开积聚，从而使半导体表面带正电而内部带负电，于是建立起光生电场。这种电场又可引起电了利空穴的漂移运动。两利「载流了的漂移运动方向相反，所以它们的漂移电流方向和同。在载流子的漂移运动和扩散运动达到动态平衡后，总电流应为零，在受照表ifii与暗表ifii之间产生一定的开路光电压，于是在光生载流子的扩散在光的传播方向产生了电位差，形成了光电池。光电阻传感器是另-•种光电类传感器，它是将光信号转换为电阻变化的-•种传感器。若川这种传感器测量其它非电量时，只要将被测非电量的变化转换为光信号的变化即可。此种测量方法具有结构简也、非接触、高可靠性

6、、高精度和反应快等优点。光电阻传感器乂分为光敏电阻和光敏晶体管。光敏电阻的基木原理为光电导效应，在本征半导体中,电子未获得其它能量之前处于基态，价带充满着电子，导带没冇电子，而因晶体缺陷产生的能级又不能激发自山电子时，则这些材料的电阻是较大的。但是，如果这些材料内的电子受到•种外來能量如光子的激发，口这种激发乂能使电子获得足够的能量越过禁带而跃入导带的话，则材料中就会产生人量的电子及空穴（光牛•载流子）参与导电，因而材料的电阻就相应减少。这是由本征光吸收所引起的光电导效应，乂叫内光电效应。根据半导体材料的分类，光敬电阻冇两种类型。种是本征型光敬电阻，另一种是掺杂型光嫩电阻。掺杂型光

7、敏电阻中N型半导体材料制成的光敏电阻性能稳定，特性较好，故冃前大都采用。光敏电阻若按它的光谱特性及最佳工作波长范围可分为三类：一类是对紫外光敏感的光敏电阻，如硫化镉和硒化镉等。另一类是对可见光敏感的光领电阻，如硫化铠等。还有一类是对红外光嫩感的光嫩电阻，如硫化铅等。常见的光敏电阻有硫化镉光敏电阻、硫化铅光敏电阻、怫化钢光敏电阻、碼镉汞系列光敏电阻等。光放电阻和其它半导体光电器件相比冇以下特点:⑴光谱响应范围相当宽。根据光电导材料的不同，光谱响应可从紫外光、可见光、近红