光電子器件介紹-文庫(kù)吧資料
2025-01-04 22:44本頁(yè)面
【正文】 可把受光面做得較大，或把多個(gè)光電池作串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組，與鎳鎘蓄電池配合；可作為衛(wèi)星、微波站等無(wú)輸電線路地區(qū)的電源供給。 光電池應(yīng)用 把光能直接轉(zhuǎn)化成電能，需要最大的輸出功率和轉(zhuǎn)化效率。 從圖知： 短路電流 Isc隨著溫度的升高而增大，增大比例約為 105～ 103mA/oC數(shù)量級(jí)。 4．溫度特性 光電池的溫度特性曲線主要指光照射時(shí)它的開路 電壓 Uoc與短路電流 Isc隨溫度變化的情況。 對(duì)矩形脈沖光，用光電流上升時(shí)間常數(shù) tr和下降時(shí)間常數(shù) tf來(lái)表征光電流滯后于光照的程度；對(duì)正弦型光照常用頻率特性曲線表示 結(jié)型光電器件， PN結(jié)內(nèi)載流子的擴(kuò)散、漂移，產(chǎn)生與復(fù)合都需要一定的時(shí)間，當(dāng)光照變化很快時(shí)，光電流變化就滯后于光照變化。 鍺光電池長(zhǎng)波響應(yīng)寬，適合作紅外探測(cè)器 由圖可見(jiàn) ：負(fù)載大時(shí)頻率特性變差 ， 減小負(fù)載可減小時(shí)間常數(shù) τ ， 提高頻響 。 2CR型硅光電池的光譜曲線，其響應(yīng)范圍為 ～ ，峰值波長(zhǎng)為 ～ ，是非常適合人眼的光電池 光譜響應(yīng)特性表示在入射光能量保持一定的條件 下，光電池所產(chǎn)生的短路電流與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān) 系，一般用 相對(duì)響應(yīng) 表示。若硅光電池工作在反偏置狀態(tài)，則伏安特性將延伸到第三象限 伏安特性 ：表示輸出電流和電壓隨負(fù)載電阻變化的曲線。 硅光電池的特性參數(shù) 光照特性有 伏安特性 、 照度 電流電壓特性 和 照度 負(fù)載特性。 （ 4）按材料 硅光電池：光譜響應(yīng)寬，頻率特性好； 硒光電池：波譜峰值位于人眼視覺(jué)內(nèi)； 薄膜光電池： CdS增強(qiáng)抗輻射能力； 紫光電池： PN結(jié) ~ 181。 ? 注意： ? 上、下電極區(qū)分 ? 上電極柵指狀目的 ? 受光表面涂保護(hù)膜的目的 )(PN )(SiP )(前極上電極 )(后極下電極)(a )(B )(SiN)(b（ 2）按結(jié)構(gòu) 陣列式：分立的受光面； 象限式（激光制導(dǎo)）：參數(shù)相同的獨(dú)立光電池； 硅藍(lán)光電池（探測(cè)藍(lán)紫光）： PN結(jié)距受光面很近。 2DR（ P型 Si為基底） 2CR（ N型 Si為基底） 透明的二氧化硅保護(hù)膜：防潮、增加對(duì)入射光的吸收 （ 1）按基底材料來(lái)分： 硅光電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 )(?電極 )(?電極NP 硅光電池的受光面的輸出電極多做成梳齒狀或“ E”字型電極，其目的是便于透光和減小硅光電池的內(nèi)電阻。若反偏，則伏安特性將延伸到第三象限； 普通二極管工作在第一象限 ；光電二極管工作在第三象限，否則沒(méi)有光電效應(yīng)。 通常把光導(dǎo)工作模式的光伏探測(cè)器稱為 光電二極 管 ，因?yàn)樗耐饣芈诽匦耘c光電導(dǎo)探測(cè)器十分相似。 在 零偏置 的開路狀態(tài) ， 結(jié)型光電器件產(chǎn)生光生伏特效應(yīng) ， 稱為光伏工作模式 。通常把光伏工作模式的光伏探測(cè)器稱為 光電池 。流過(guò)探測(cè)器的電流仍為反向光電流，隨著光功率的不同，出現(xiàn)明顯的非線性。這時(shí)id=iO，它是普通二極管中的反向飽和電流，現(xiàn)在稱為暗電流 (對(duì)應(yīng)于光功率 P=0)，數(shù)值很小，這時(shí)的光電流 (等于 iiO)是流過(guò)探測(cè)器的主要電流，這對(duì)應(yīng)于 光導(dǎo)工作模式 。 作為光電探測(cè)器 ，工作在這一區(qū)域 沒(méi)有意義 。由于 內(nèi)電場(chǎng)作用，電子從 P區(qū)向 N 區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)，被內(nèi)電場(chǎng)分離 的電子和空穴就在外回路中 形成電流。 TVSDTVDD uu eIi,e ??? 1當(dāng)外加反向電壓， uD UT時(shí)， ， PN結(jié)為反向截止?fàn)顟B(tài)。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空間電荷區(qū) N型區(qū) P型區(qū) 電位 V V0 － － － － + + + + R E （ 1） .PN 結(jié)正向偏置 內(nèi)電場(chǎng) 外電場(chǎng) 變薄 P N + _ 內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。 空間電荷區(qū)， 也稱耗盡層。 結(jié)型光電器件工作原理 mA 為了說(shuō)明光功率轉(zhuǎn)換成光電流的關(guān)系，設(shè)想光伏探測(cè)器兩端被短路，并用一理想電流表記錄光照下流過(guò)回路的電流，該電流為 短路光電流 （一）熱平衡狀態(tài)下的 PN結(jié) P型材料和 N型材料緊密接觸，在交界處就形成 PN結(jié) 在熱平衡條件下， PN結(jié)中凈電流為零 如果有外加電壓時(shí)結(jié)內(nèi)平衡被破壞，此時(shí)流經(jīng) PN結(jié)的電流方程？ ID與外加電壓有關(guān) 當(dāng) U=0時(shí)？ 當(dāng) U0時(shí)？ 當(dāng) U0時(shí)？ P型半導(dǎo)體 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 內(nèi)電場(chǎng) E 漂移運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。 結(jié)型光電器件的工作原理 為了便于理解在后面將要引入的光伏探測(cè)器的等效電路，有必要先討論一下光伏探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換規(guī)律。 通常有光電池和光電二極管之分，也就是說(shuō)光伏探測(cè)器有著不同的 工作模式 。 光電池、 光電二極管、光電晶體管 、 光電場(chǎng)效應(yīng)管、 PIN管、雪崩光電二極管、光可控硅、陣列式光電器件、象限式光電器件、位置敏感探測(cè)器、光電耦合器件等 。 肖 特 基 接 觸 所以柵極一般情況下加負(fù)偏壓 歐姆接觸 金屬 半導(dǎo)體正壓，正偏 半導(dǎo)體 金屬正壓，反偏 e e 本章主要內(nèi)容： 結(jié)型
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