【正文】 P N R C U CC 15V b +I EP ECBIEN IBN I CN I CBO 光電三極管 電流分配關(guān)系 p p p p+ I + I + I + IE E N E P E N B N C N C NI I I I I I I? ? ? ? ? ?pp+B B N C B OI I I I I? ? ?CEII?Ip 根據(jù)共發(fā)射極電流關(guān)系有： Ib＝ Ip Ie ＝（ 1+β） Ib Ic = Ie = （ 1+β） Ip = （ 1+β） ESE 利用 光刻技術(shù) ， 將一個(gè)圓形或方形的光敏面窗口分隔成幾個(gè)有一定規(guī)律的的區(qū)域 (但背面仍為整片 )， 每一個(gè)區(qū)域相當(dāng)于一個(gè)光電二極管 。 理想情況下 ， 每個(gè)光電二極管應(yīng)有完全相同的性能參數(shù) 。 實(shí)際上它們的轉(zhuǎn)換效率往往不一致 ， 使用時(shí)必須精心挑選 。 象限探測(cè)器實(shí)質(zhì)是一個(gè) 面積很大的結(jié)型光電器件 ，很像一個(gè)光電池； 光斑偏向 P2區(qū)，則輸出電壓 U0，其大小反映光斑偏離程度； 光斑偏向 1區(qū)，則輸出電壓 U0，其大小反映光斑偏離程度 存在缺點(diǎn)： 存在 死區(qū)， 光斑越小死區(qū)的影響越明顯； 若光斑全在一個(gè)象限，輸出電信號(hào)無法表示其 精確位置 精度易受光強(qiáng)變化影響，分辨率不高 什么是死區(qū)？ = = PIN型光電二極管又稱快速光電二極管，它的結(jié)構(gòu)分三層。 PIN光電二極管的優(yōu)點(diǎn) 由于 I層比 PN結(jié)寬的多，光生電流增大，靈敏度提高。 由于耗盡層變寬，從而展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作 范圍，提高了量子效率； 在 P型半導(dǎo)體和 N型半 導(dǎo)體 之間夾著較厚的 本征 半導(dǎo)體 I層。 . PIN型光電二極管 由于耗盡層變寬，結(jié)電容變??；提高響應(yīng)速度 ； 由于 I層電阻率很高，故能承受的電壓增大，電場(chǎng)增強(qiáng)，從而縮短了載流子的 渡越時(shí)間，頻帶寬度可以達(dá)到 10GHz PSD包含有三層，上面為 P層，下面為 N層，中間為 I層，它們?nèi)恢谱髟谕还杵希?P層既是光敏層，也是一個(gè)均勻的電阻層。 光電位置傳感器是一種對(duì)入射到光敏面上的光點(diǎn) 位置敏感的 PIN型光電二極管，面積較大，其輸出信號(hào) 與光點(diǎn)在光敏面上的位置有關(guān)。一般稱為 PSD。 P層 I層 N層 PSD是利用離子注入技術(shù)制成的一種可確定光的 能量中心位置的結(jié)型光電器件，有一維的和二維的兩 種。 (PSD) 由于 P層的電阻是均勻的，由兩極輸出的電流分別與光點(diǎn)到兩電極的距離成反比。 光射到 PSD的光敏面上時(shí)，在入射位置表面下就產(chǎn)生與光強(qiáng)成比例的電荷，此電荷通過 P層向電極流動(dòng)形成光電流。 設(shè)兩電極間距離為 2L，經(jīng)電極 ① 和電極 ② 輸出的光電流分別為 I1和 I2 ， 電極 ③ 輸出的電流為 I0 PSD器件的工作原理 I0= I1+I2 若以 PSD的中心點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系 (坐標(biāo)軸 )，設(shè)光點(diǎn)離中心點(diǎn)的距離為 xA，于是有： O xA 雪崩倍增效應(yīng) :當(dāng)在光電二極管上加（ 100200V）反向偏壓時(shí)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的電場(chǎng)。結(jié)區(qū)的光生載流子受強(qiáng)電場(chǎng)的加速獲得很大的能量，與原子碰撞時(shí)可使原子電離，新生的電子 空穴對(duì)在向電極運(yùn)動(dòng)過程中又獲得足夠能量，再次與原子碰撞，又產(chǎn)生新的電子 空穴對(duì)。這一過程不斷重復(fù)，使 PN結(jié)內(nèi)電流急劇增加， 雪崩光電二極管有以下特征： 1） 靈敏度很高 :電流增益可達(dá) 102～ 103； 2） 響應(yīng)速度快 :響應(yīng)時(shí)間只有 ， 響應(yīng)頻率可達(dá) 100GHz； 3） 噪聲等效功率很小 :約為 1015W。 4） 反偏壓高 ,可達(dá) 200V,接近于反向擊穿電壓 。 廣泛用于 光纖通訊、弱信號(hào)檢測(cè)、激光測(cè)距 等領(lǐng)域。 雪崩光電二極管是借助強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生 載流子倍增效應(yīng) 工作的一種高速光電二極管。 雪崩倍增效應(yīng) ； 從圖可見 ：在同一塊硅片上制造兩個(gè)深淺不同的 PN結(jié) 。 光譜響 應(yīng)特性 淺結(jié) 深結(jié) 半導(dǎo)體色敏器件是根據(jù) 人眼視覺的三色原理 ， 利用不同結(jié)深的光電二極管 對(duì)各種波長(zhǎng)的光譜響應(yīng)率不同的現(xiàn)象制成的。 （ 1）．半導(dǎo)體色敏器件的工作原理 半導(dǎo)體色敏器件的結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路。 PD1為深結(jié) :對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光響應(yīng)率高； PD2為淺結(jié) :對(duì)波長(zhǎng)短的光響應(yīng)率高。又稱為雙結(jié)光電二極管 。 PD1 PD2 ① ② ③ 根據(jù)色度學(xué)理論，已經(jīng)研制出可以識(shí)別混合色光 的三色色敏器件 在同一塊非晶體硅基片上制作 三個(gè)深淺不同的 PN結(jié)，并分別配上紅、綠、藍(lán)三塊濾色片 而構(gòu)成一個(gè)整體得到近似于1931CIERGB系統(tǒng) 光譜三刺激值曲線 . 通過 R、 G、 B三個(gè)不同結(jié)輸出電流的大小比較識(shí)別各種物體顏色。 半導(dǎo)體色敏器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低 等特點(diǎn)，被廣泛用于與顏色鑒別有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中 。 2. 簡(jiǎn)述光電池與光電二極管的基本工作原理，并說明兩個(gè)的區(qū)別（結(jié)構(gòu)、原理） PSD的工作原理。與象限探測(cè)器相比， PSD有什么優(yōu)點(diǎn)？ PIN管、雪崩光電管的工作原理和各自特點(diǎn) ?PIN管的頻率特性為什么 比普通光電管好？ 5. 硅光電池的開路電壓為當(dāng)照度增大到一定程度時(shí)，為什么不在隨著 入射照度的增加而增加， UOC,只是接近 ？在同一照度下，為什么加負(fù)載后 速出電壓總是小于開路電壓？ ?（課件） 思考題 4. 光伏探測(cè)器的頻率特性優(yōu)于光電導(dǎo)探測(cè)器，試從二者的機(jī)理上解釋？ 3. 證明光電二極管的輸出電流為 IP=e η Φ0/（ h ν ） ,式中： Φ0為入射輻射功 率， e為電子電量， η 為量子效率， h ν 為入射光能量；通常光電二極管 內(nèi)增益 M=1，不會(huì)出現(xiàn) M1，試從光伏效應(yīng)的機(jī)理上加以解釋。 ？ 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT