_第5章+光伏特探测器

《_第5章+光伏特探测器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、光电检测技术光电技术学院成都信息工程学院LOGOwww.themegallery.com1第4章光伏特探测器光伏特效应光伏探测器的工作模式光电技术学院光生伏特器件光生伏特器件的偏置电路习题作业成都信息工程学院2一、光伏特效应1.ＰＮ结的单向导电性（1）外加正向电压（正偏）PN结上加正向电压，外电场与内电场方向相反，扩散与漂移运动平衡被破坏。外电场驱使P区空穴进入空间电荷区光电技术学院抵消一部分负电荷，同时N区自由电子进入空间电荷区抵消一部分正电荷，则空间电荷区变窄，内电场被削弱，多子的扩散运动增强，形成较大的扩散电流（由P区流向N区的正

2、向电流）。在一定范围内，外电场愈强，正向电流愈大，这时成都信息工程学院PN结呈现的电阻很低，即PN结处于导通状态。3一、光伏特效应（2）外加反向电压（反偏）在PN结上加反向电压，外电场与内电场的方向一致，扩散与漂移运动的平衡同样被破坏。外电场驱使空间电光电技术学院荷区两侧的空穴和自由电子移走，于是空间电荷区变宽，内电场增强，使多数载流子的扩散运动难于进行，同时加强了少数载流子的漂移运动，形成由N区流向P区的反向电流。由于少数载流子数量很少，因此反向电流不大，成都信息工程学院PN结的反向电阻很高，即PN结处于截止状态。4一、光伏特效应2.

3、光伏效应♣光伏效应：指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。也称光生伏特效应。光电技术学院♣产生这种电位差的机理有多种，主要的一种是由于阻挡层的存在。光磁电势垒效应丹倍效应效应成都信息工程学院5一、光伏特效应产生机理♥势垒效应：PN结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都产生光生载流子。♥因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被光电技术学院势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空

4、穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分离。♥这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡PN结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒成都信息工程学院降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。6一、光伏特效应丹倍效应：由于半导体对光的吸收而在半导体的近表面层中产生高浓度的光生非平衡电子空穴对。由于载流子浓度梯度差，两种载流子都向半导体内部扩散。电子比空穴扩散得快，从而使半导体表面带正电而内部带负电，这种现象称为光电扩散效应或丹倍效应。电子比空穴扩散快，则扩散电流将沿光光

5、电技术学院照的负方向。hhvvdJEV扩成都信息工程学院7一、光伏特效应♣光磁电效应：均匀半导体放置与受足够大能量的光照方向相垂直的磁场中，洛仑兹力作用下电子与空穴向垂直于扩散方向的不同方向偏转，从而在半导体侧面端面间产生电位差。光电技术学院hhvvEd成都信息工程学院BV8二、光伏探测器的工作模式♣一个PN结光伏探测器就等效为一个普通二极管和一个恒流源(光电流源)的并联。它的工作模式则由外偏压回路决定。♣在零偏压时，称为光伏工作模式。光电技术学院♣当外回路采用反偏压V时，即外加P端为负N端为正的电压时，称为光导工作模式。iipisRL

6、uR成都信息工程学院LV(a)(b)9(c)(d)二、光伏探测器的工作模式无光照时，普通二V是探测器q是电子电荷极管的伏安特性为：两端电压qVkT/B暗电流P->NipSi0(e1)光电技术学院k是玻耳T是器件的B光电流I:N->PS兹曼常数绝对温度因此，光伏探测器的总伏安特性应为i和光照时的p光电流is之和，考虑到二者的流动方向，则流过探测器的总电流为：qVkT/Biiii(e1)ipsS0s成都信息工程学院♥把上式中i和V为纵横坐标作成曲线，就是光伏探测器的伏安特性曲线。10二、光伏探测器的工作模式光伏探测器的伏安

7、特性曲线第一象限是正偏压状态，i本来就很大(暗电流)，所以光电流ips不起重要作用。作为光电探测器，工作在这一区域没有意义。（LED）光电技术学院成都信息工程学院11二、光伏探测器的工作模式通常把光导工作模式的光伏探测器称为光电二极管，因为它的外回路特性与光电导探测器十分相似。光电技术学院第三象限里，是反偏压状态。这时的光电流(等于i-i)是流过探S0测器的主要电流，这对应于光导工作模式。成都信息工程学院12二、光伏探测器的工作模式通常把光伏工作模式的光伏探测器称为光电池。光电技术学院在第四象限中，外偏压为零。流过探测器的电流仍

8、为反向光电流，随着光功率的不同，出现明显的非线性。探测器的输出是通过负载电阻R上的电压或流过RLL上的电流来体现，因此，成都信息工程学院称为光伏工作模式。13三、光生伏特器件光电池•光电池是一种利用光生伏特