光电检测6..ppt

第四节半导体光伏型检测器件
一、光电池
二、光敏二极管
三、光敏三极管
一、光电池
光电池是根据光生伏特效应制成的将光能转换成电能的一种器件。
PN结的光生伏特效应:当用适当波长的光照射PN结时,由于内建场的作用,光生电子拉向n区,光生空穴拉向p区,相当于半导体内产生电动势(光生电压);如将PN结短路,则会出现电流(光生电流)。
光电池的结构特点
光电池核心部分是一个PN结,一般作成面积大的薄片状,来接收更多的入射光。
受光面有二氧化硅抗反射膜,起到增透作用和保护作用
由于光子入射深度有限,为使光照到PN结上,实际使用的光电池制成薄P型或薄N型。
光电池的结构
N型硒化镉
P型硒
PN结
半透明金属电极
电极引线(-)
电极引线(+)
硒光电池结构示意图
背电极引线
背电极
硅单晶
PN结
扩散层
上电极引线
上电极
SiO抗反射膜
硅光电池结构示意图
(二)特性参数
1、伏安特性
无光照时,光电池伏安特性曲线与普通半导体二极管相同。
有光照时,沿电流轴方向平移,平移幅度与光照度成正比。
有光照
0
Isc
Voc
V
I
无光照
伏安特性曲线
短路电流
开路电压
Rd
RL
IL
D
光电池等效电路
曲线与电压轴交点称为开路电压VOC,与电流轴交点称为短路电流ISC。
Voc
Isc
入射光强
Voc
Isc
受光面积
Isc与入射光强成正比,Voc与入射光强的对数成正比
Isc与受光面积成正比,Voc与受光面积的对数成正比
RM
ILS
VLS
PL
RL
输出电压、输出电流、输出功率随负载电阻的变化曲线
输出功率PL=VLS•ILS
结论:
光电池用作探测器时:以电流源形式使用,负载电阻愈小,线性度越好,线性范围越广。
光电池用作大功率输出时:以电压源形式使用,负载电阻为RL=RM时,可获得最大功率输出。
PQ
PM
PL
RL负载线
RM负载线
0
V
I
伏安特性曲线
θ
VL
IL