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1、C2光電探測器件理學院宋旸22光電探測器件2.1光電探測器的物理效應2.2光電探測器的性能參數(shù)2.3外光電效應型光電探測器2.4內(nèi)光電效應型光電探測器2.5固體成像器件2.6光電探測光源3內(nèi)光電效應型探測器42光電探測器件42.4內(nèi)光電效應型光電探測器2.4.1光電導型光探測器?光敏電阻2.4.2pn結(jié)光伏探測器2.4.3光電池2.4.4光電二極管與光電三極管2.4.5特殊結(jié)型光電二極管2.4.6恒流源型探測器的偏置和設(shè)計52.4.4光電二極管與光電三極管與光電池的主要區(qū)別為：③光電二極管結(jié)面積遠小于光電池,具有更好的頻率特性②工作電流小，僅為微安級④工作
2、狀態(tài)不同，前者為零偏置電壓狀態(tài)，以獲得光電流,后者則處于反偏置電壓。①光電二極管①光電池的襯底材料摻雜濃度高于光電二極管，光電二極管的電阻率高于光電池62.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極管72.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極管國產(chǎn)硅光電二極管按襯底材料的導電類型不同，分為2CU和2DU兩種系列。2CU系列以N-Si為襯底，只有兩個引出線2DU系列以P-Si為襯底，有三條引出線，前極、后極與環(huán)極。82.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極管光電二極管的用法若加正向電壓，正接后與普通二極管一樣，只有單向?qū)щ娦?，而表現(xiàn)不出它的光電效應。加反向電
3、壓2DU環(huán)極接法92.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極管加反向電壓時的伏安特性曲線與硅光電池的伏安特性曲線圖比較①為分析方便，將I，III象限對調(diào)②開路電壓UOC一般都比外加的反向電壓小很多，二者比較可略而不計，所以實用曲線常畫為上圖(b)的形式2.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極管低偏壓時：光電流變化非常敏感，這是由于反偏壓增加使耗盡層加寬，結(jié)電場增強，所以對結(jié)區(qū)的光的吸收率及光生載流子的收集效率加大；高偏壓時：收集已達極限，光電流趨于飽和，曲線近似平直，且低照度部分比較均勻，可用作線性測量。10112.4.4光電二極管與光電三極管①光電二極
4、管微變等效電路具體應用時多用圖d和圖c形式。圖b為考慮到光電二極管結(jié)構(gòu)、功能后畫出的微變等效電路Ip為光電流，V為理想二極管，Cf為結(jié)電容，Rsh為漏電阻，Rs為體電阻，RL為負載電阻；122.4.4光電二極管與光電三極管②光電三極管(光電晶體管)包含3個摻雜程度不同的擴散區(qū)和兩個結(jié)區(qū)132.4.4光電二極管與光電三極管②光電三極管基極電流IB很小，集電極電流IC由IB控制β為共發(fā)射極電流增益光電三極管有兩種基本結(jié)構(gòu)，NPN結(jié)構(gòu)與PNP結(jié)構(gòu)。用N型硅材料為襯底制作的NPN結(jié)構(gòu)，稱為3DU型；用P型硅材料為襯底制作的稱為PNP結(jié)構(gòu)，稱為3CU型。與光電池、二
5、極管類似，DU型均為n為受光面，CU型均為p為受光面②光電三極管(光電晶體管)2.4.4光電二極管與光電三極管14152.4.4光電二極管與光電三極管②光電三極管光電晶體管和普通晶體管類似，也有電流放大作用。用大面積的集電結(jié)，用于接收光輻射集電極電流不只是受基極電路的電流控制，也可以受光的控制。一般將光電三極管的基極開路，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏162.4.4光電二極管與光電三極管②光電三極管與一般晶體管不同，集電極電流由集電結(jié)上產(chǎn)生的光電流控制。集電結(jié)起雙重作用①把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，起光電二極管的作用②使光電流再放大，起晶體管的作用從原理上可看成有光電二
6、極管與普通三極管的組合體172.4.4光電二極管與光電三極管③光照特性光電流與照度之間的關(guān)系光電二極管線性好，適合于檢測使用光電三極管的靈敏度比光電二極管高，輸出電流也比光電二極管大，多為毫安級。光電晶體管在弱光時呈現(xiàn)非線性，在強光下呈現(xiàn)飽和，線性特性不好，多用來作光電開關(guān)元件或光電邏輯元件182.4.4光電二極管與光電三極管④伏安特性光電流與外加偏壓之間的關(guān)系光電二極管光電流在微安量級，三極管光電流在毫安量級光電二極管光電流隨所加偏壓變化小，光電三極管偏壓對光電流的影響較大工作電壓較低時，光電三極管輸出光電流非線性現(xiàn)象嚴重192.4.4光電二極管與光電三
7、極管⑤溫度特性按電流及光電流與溫度的關(guān)系溫度對光電流影響小，對暗電流的影響大，需采取橫溫或溫度補償措施光電三極管由于對光電流有放大作用，受溫度的影響大于光電二極管2.4.4光電二極管與光電三極管⑥光譜響應光電二極管與硅光電三極管具有相同的光譜響應。圖所示為典型的硅光電三極管3DU3的光譜響應特性曲線，它的響應范圍為0.4-1.0μm，峰值波長為0.85μm。對于光電二極管，減薄PN結(jié)的厚度可以使短波段波長的光譜響應得到提高，因為PN結(jié)的厚度減薄后，短波段的光譜容易被減薄的PN結(jié)吸收（擴散長度減?。?。因此，可以制造出具有不同光譜響應的光伏器件，例如藍敏器件和
8、色敏器件等。藍敏器件是在犧牲長波段光譜響應為代價獲得的（減薄PN結(jié)
