光電子復(fù)習(xí)參考第4章(編輯修改稿)
2025-06-16 01:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 濃度影響小，光生電子對(duì) p 區(qū)電子濃度的影響大，則從 p 區(qū)表面向 p 區(qū)內(nèi)自然形成電子擴(kuò)散趨勢。 )()( mevEi?? ?iE 若 p 區(qū)的厚度小于電子的擴(kuò)散長度，則大部分光生電子都能擴(kuò)散進(jìn)入 pn 結(jié)。 一旦電子進(jìn)入 pn 結(jié)，就立刻被內(nèi)電場 掃向 n 區(qū)。 這樣，光生電子 —空穴對(duì)就被內(nèi)電場分離出來，空穴留在 p 區(qū)，電子通過擴(kuò)散流向 n 區(qū)。此時(shí)，用電壓表就能量出 p 區(qū)正， n 區(qū)負(fù)的開路電壓。 光照零偏 pn 結(jié)產(chǎn)生開路電壓的效應(yīng)，稱為光生伏特效應(yīng)。 iE 如果用理想電流表接通 pn結(jié)，則有電流通過，稱為短路光電流： （ pn結(jié)的零偏電阻） 如圖所示為 pn結(jié)的 伏安特性曲線與光電二 極管的伏安特性曲線。 由曲線可以看出： 光照零偏 pn結(jié)，產(chǎn)生開路光電壓 (光電池工作原理 )， 光照反偏 pn結(jié)，有光電流 (結(jié)型光電探測器工作原理 ) 000 iRu ? soiBeTkR ?0 pn 結(jié)光伏探測器的典型結(jié)構(gòu)及作用原理如圖所示。 假定： * 光生電子 空穴對(duì)在 pn結(jié)的 結(jié)區(qū) 耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。 * 內(nèi)電場 Ei的作用，電子向 n區(qū)、空穴向 P區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)， * 光伏探測器兩端被短路， 被內(nèi)電場分離的電子和空穴就在外 回路中形成電流 ， 稱為 短路光電流 。 ?i pn結(jié)光伏探測器的等效電路圖，并寫出光照下 pn結(jié)的電流方程，畫出其伏安特性曲線，并說明該曲線的特點(diǎn)，請說明利用光伏效應(yīng)制作的探測器有哪些，分別工作在伏安特性曲線圖中的那個(gè)區(qū)域？ 167。 光伏探測器 光伏探測器 與 光電導(dǎo)探測器 相比較， 主要區(qū)別 ： ① 產(chǎn)生光電變換的部位不同 光電導(dǎo)探測器是 均值型 ，光照任何部分電導(dǎo)都增大 。 光伏探測器是 結(jié)型 ，只有結(jié)區(qū)附近光產(chǎn)生光伏效應(yīng) . ② 光電導(dǎo)探測器 沒有 極性 ，工作必須外加 偏壓 。 光伏探測器 有正負(fù)極 ，不需外電壓也進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換 . ③ 光電導(dǎo)探測器 主要依賴于 非平衡 載流子 的多子 產(chǎn)生復(fù) 合運(yùn)動(dòng)，弛豫時(shí)間長， 響應(yīng)速度 慢，頻率響應(yīng)性能較 差。 光伏探測器 主要依賴于 結(jié)區(qū)非平衡載流子中的少子 漂 移運(yùn)動(dòng)，弛豫時(shí)間較小，響應(yīng)速度快，頻率響應(yīng)時(shí)間 特性好。 相同點(diǎn) ： 都是利用內(nèi)光電效應(yīng)。 pn 結(jié)光伏探測器的典型結(jié)構(gòu)及作用原理如圖所示。 假定： * 光生電子 空穴對(duì)在 pn結(jié)的 結(jié)區(qū) 耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。 * 內(nèi)電場 Ei的作用，電子向 n區(qū)、空穴向 P區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)， * 光伏探測器兩端被短路， 被內(nèi)電場分離的電子和空穴就在外 回路中形成電流 ， 稱為 短路光電流 。 ?i 就光電子形成的過程，光伏探測器和光電導(dǎo)探測器有十分類似的情況，可以把光電導(dǎo)探測器光電轉(zhuǎn)換關(guān)系式進(jìn)行改寫： 改寫后為： 式中： ，是 光伏探測器中一個(gè)光生電子所貢獻(xiàn)的總電荷量。 除了 Q 項(xiàng)外，光伏和光導(dǎo)的其它物理量都可以用一種形式描述。 ?? H jw d xi 0 )( xnevj n? hv w L peRxn xn ???? ??? )1()(dxeRhvpQi x?? ?? ?? ?? )1(neMQ ? 一個(gè)光生電子 空穴對(duì)所貢獻(xiàn)的總電荷量 Q 是多少？ 在耗盡區(qū)中 X 處產(chǎn)生的光生電子 空穴對(duì)，空穴向左漂移 X 距離到達(dá) p 區(qū)，電子向右漂移（ LX）距離到達(dá) n 區(qū)。 空穴和電子的漂 移時(shí)間分別為 tp 和 tn，則空穴和電子電 流脈沖的強(qiáng)度分別為 和 。 ptente 則空穴和電所貢獻(xiàn)的電荷量為： 因此，一個(gè)電子一空穴對(duì)所貢獻(xiàn)的總電荷量為： 所以： 這個(gè)結(jié)果表明， 光伏探測器的內(nèi)電流增益 Mn=1，這是和光電導(dǎo)探測器明顯不同的地方 。 LexQ p /? LxLeQ n /)( ??eQ np ???phvei ?? ? ⑴ 兩種工作模式 ： 當(dāng)光照射 pn 結(jié)時(shí)： * 入射光子能量大于材料禁帶寬度； * 在結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子 空穴對(duì)； * 非平衡載流子在內(nèi)建電場的作用下 ,分別向 n 區(qū)和 p 區(qū)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生 光生電壓 ， * 只要光照不停止，光生電壓將永遠(yuǎn)存在，其大小與 pn 結(jié)的性質(zhì)及光照度有關(guān)。 結(jié)型光電器件在有光照條件下，可以使用于正偏置、零偏置和反偏置。但理論和實(shí)際證明： ① 正偏置 ：單向?qū)щ娦?(普通二級(jí)管 ),無光電效應(yīng)產(chǎn)生 。 ② 零偏置 ： pn結(jié)無外加電壓，產(chǎn)生光伏效應(yīng)， 光伏工作模式； ③ 反偏置 ：無光照時(shí)，電阻很大，電流很小 , 有光照時(shí)，電阻變小，電流變大， 流過的光電流隨照度變化而變化，與光敏電阻一樣， 光電導(dǎo)工作模
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1