第04章光伏探测器ppt课件.ppt

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1、第04章光伏探测器利用半导体光伏效应制作的器件称为光伏探测器，简称PV（Photovoltaic）探测器，也称结型光电器件。PN结受到光照时，可在PN结的两端产生光生电势差，这种现象则称为光伏效应。光伏效应：光伏探测器：光伏器件简称PV（Photovoltaic）单元器件线阵器件四象限器件第04章光伏探测器4.1光伏探测器的原理和特性4.2常用光伏探测器4.3光伏探测器组合器件4.4光伏探测器的偏置电路4.1光伏探测器的原理和特性1.光照下的PN结电流方程及伏安特性2.开路电压Uoc和短路电流Isc3．暗电流和温度特性4．噪声、信噪比和噪声等效功率5.光谱特性6.响应时间和频率特性

2、4.1光伏探测器的原理和特性1.光照下的PN结电流方程及伏安特性电流方程伏安特性伏安特性第一象限：普通二极管光电探测器这个区域没有意义！！1.光照下的PN结电流方程及伏安特性伏安特性第三象限：光电导模式光电二极管这个区域重要意义！！反向偏压可以减小载流子的渡越时间和二极管的极间电容，有利于提高器件的响应灵敏度和响应频率。1.光照下的PN结电流方程及伏安特性第四象限：光伏模式光电池工作区域伏安特性1.光照下的PN结电流方程及伏安特性伏安特性光电二极管光电池普通二极管1.光照下的PN结电流方程及伏安特性等效电路（意义：分析与计算）1.光照下的PN结电流方程及伏安特性电流源普通二极管4.

3、1光伏探测器的原理和特性2.开路电压Uoc和短路电流Isc负载电阻RL→∞，光伏探测器两端的电压称为开路电压负载电阻RL=0，流过光伏探测器称为短路电流--开路电压短路电流4.1光伏探测器的原理和特性电流方程暗电流硅光电二极管暗电流的温度特性常温条件下，暗电流硅光电二极管～100nA硅PIN光电二极管～1nA3.暗电流4.1光伏探测器的原理和特性3.暗电流电流方程暗电流暗电流的影响：1.弱光的测量2.增大散粒噪声暗电流减小方法：1.降低温度2.偏压为零或为负4.1光伏探测器的原理和特性4．噪声、信噪比和噪声等效功率光伏探测器的噪声主要包括器件中光电流的散粒噪声、暗电流的散粒噪声和P

4、N结漏电阻Rsh的热噪声。噪声等效功率特别注意：一般产品手册中给出的探测器的NEP值仅考虑了暗电流对散粒噪声的贡献。光电二极管噪声等效功率计算PINPD～10-14W/Hz1/24.1光伏探测器的原理和特性4.1光伏探测器的原理和特性5.光谱特性光伏探测器波长响应范围紫外光可见光红外－－远红外光4.1光伏探测器的原理和特性5.光谱特性光伏探测器波长响应范围紫外光可见光近红外－－远红外光光电导探测器波长响应范围紫外光可见光近红外－－极远红外光二者光谱响应范围的差别？为什么？4.1光伏探测器的原理和特性6.响应时间和频率特性光伏效应示意图响应时间：扩散时间～10-9s漂移时间～10-1

5、1s电路时间常数1.5×10－9s光敏区薄，缩短扩散时间；4.1光伏探测器的原理和特性6.响应时间和频率特性频率特性：仅考虑电路时间常数硅光电二极管~几百兆赫，~上千兆赫的响应频率;PIN光电二极管~10GHz,雪崩光电二极管100GHz4.1光伏探测器的原理和特性比较：频率特性光伏探测器光电导探测器光伏探测器频率特性由电路时间常数决定光电导探测器频率特性由载流子寿命决定4.2常用光伏探测器4.2.1硅光电池4.2.2硅光电二极管4.2.3硅光电三极管4.2.4PIN光电二极管4.2.5雪崩光电二极管4.2.6紫外光电二极管4.2.7碲镉汞、碲锡铅红外光电二极管4.2常用光伏探测器

6、4.2.1硅光电池工作区域：第四象限：4.2常用光伏探测器结构：分类：－－主要功能是作为光电探测用，光照特性的线性度好太阳能光电池测量光电池－－主要用作电源，转换效率高、成本低(SolarCells)4.2.1硅光电池4.2常用光伏探测器光电特性照度—电流电压特性照度—负载特性4.2.1硅光电池伏安特性光电池伏安特性4.2常用光伏探测器4.2.1硅光电池伏安特性4.2常用光伏探测器－－表示输出电流和电压随负载电阻变化的曲线无外加偏压（自偏压）4.2.1硅光电池4.2常用光伏探测器4.2.2硅光电二极管结构：掺杂浓度较低；电阻率较高；结区面积小；通常多工作于反偏置状态；结电容小，频率

7、特性好；光电流比光电池小得多，一般多在微安级比较：光电二极管与光电池表4－2和表4－1（Photodiode，简称PD）4.2常用光伏探测器4.2.3硅光电三极管－－又称为光电晶体管（Phototransistor，简称PT）光电三极管在电子线路中的符号4.2常用光伏探测器4.2.3硅光电三极管原理性结构图：又称为光电晶体管（Phototransistor，简称PT）光电三极管的结构和普通晶体管类似，但它的外壳留有光窗4.2常用光伏探测器4.2.3硅光电三极管原理图：