光電基礎(chǔ)知識(shí)

1、2.1 發(fā)光二極管發(fā)光二極管n2.1.1 半導(dǎo)體光源的物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體光源的物理基礎(chǔ)n2.1.2 發(fā)光二極管的工作原理、結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的工作原理、結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng) n2.1.3 LED的特性的特性n在物質(zhì)的原子中，存在許多能級(jí)，最低能級(jí)在物質(zhì)的原子中，存在許多能級(jí)，最低能級(jí)E1稱為稱為基態(tài)基態(tài)，能量比基態(tài)大的能級(jí)，能量比基態(tài)大的能級(jí)Ei(i=2,3,4) 稱為稱為激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)。 電子在低能級(jí)與高能級(jí)之間可以有電子在低能級(jí)與高能級(jí)之間可以有3種躍種躍遷，下面以遷，下面以E1與與E2能級(jí)為例進(jìn)行介紹。能級(jí)為例進(jìn)行介紹。（1）受激吸收）受激吸收E2E1hvE2E1hvE2E1hvhvhv（2）自發(fā)輻射

2、）自發(fā)輻射（3）受激輻射）受激輻射n 設(shè)在單位物質(zhì)內(nèi)，處于低能級(jí)設(shè)在單位物質(zhì)內(nèi)，處于低能級(jí)E1和處和處于高能級(jí)于高能級(jí)E2的原子數(shù)分別為的原子數(shù)分別為N1和和N2。當(dāng)系。當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，原子分布遵循玻耳統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，原子分布遵循玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布茲曼統(tǒng)計(jì)分布KJ/10381. 123k 式中，式中， ，為玻耳，為玻耳茲曼常數(shù)，茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。為熱力學(xué)溫度。 2211expNEENkT（2.1.1-1）n在熱平衡狀態(tài)下，總是有在熱平衡狀態(tài)下，總是有 N1 N2 。受激。受激吸收速率大于受激輻射速率。當(dāng)光通過(guò)吸收速率大于受激輻射速率。當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)按指數(shù)衰減，這種物

3、這種物質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)按指數(shù)衰減，這種物質(zhì)稱為質(zhì)稱為吸收物質(zhì)吸收物質(zhì)。n如果如果 N2 N1 ，即受激輻射速率大于受激，即受激輻射速率大于受激吸收速率，當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)，就會(huì)吸收速率，當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱為產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱為增益介質(zhì)增益介質(zhì)（或（或激活介質(zhì)激活介質(zhì)）。 n半導(dǎo)體是由大量原子有序排列構(gòu)成的共半導(dǎo)體是由大量原子有序排列構(gòu)成的共價(jià)晶體。價(jià)晶體。 導(dǎo)帶導(dǎo)帶 價(jià)帶價(jià)帶 EC EV EF Eg Eg/ /2 Eg/ /2 能量能量 導(dǎo)帶導(dǎo)帶價(jià)帶價(jià)帶ECEVEFEg導(dǎo)帶導(dǎo)帶價(jià)帶價(jià)帶ECEVEFEg(a) 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 (b) N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 (c)

4、 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體圖圖2.1.1-2半導(dǎo)體的能帶和電子分布半導(dǎo)體的能帶和電子分布n 根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，在熱平衡狀態(tài)下，能根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，在熱平衡狀態(tài)下，能量為量為E的能級(jí)被電子占據(jù)的概率為費(fèi)米的能級(jí)被電子占據(jù)的概率為費(fèi)米-狄拉克狄拉克分布分布fE稱為稱為費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí)，用來(lái)描述半導(dǎo)體中，用來(lái)描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。 kTEEEPfexp11)(（2.1.1-2）電子電子擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移空穴空穴內(nèi)建電場(chǎng)內(nèi)建電場(chǎng)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN圖圖2.1.1-3 PN 結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的形成及載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的形成及載流子的運(yùn)動(dòng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通：結(jié)加正向電壓

5、時(shí)導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。在擴(kuò)散過(guò)程中，導(dǎo)帶的電結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。在擴(kuò)散過(guò)程中，導(dǎo)帶的電子可以躍遷到價(jià)帶與空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光。子可以躍遷到價(jià)帶與空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光。 LED發(fā)光機(jī)制發(fā)光機(jī)制LED的封裝的封裝理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即有關(guān)，即1240/ /Eg（mm）式中）式中Eg的單的單位為電子伏特（位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見(jiàn)光（波長(zhǎng)在）。若能產(chǎn)生可見(jiàn)光（波

6、長(zhǎng)在380nm紫紫光光780nm紅光），半導(dǎo)體材料的紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在應(yīng)在3.261.63eV之之間?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其間?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。 n三、驅(qū)動(dòng)電路三、驅(qū)動(dòng)電路輸出光功率被電信號(hào)所調(diào)制輸出光功率被電信號(hào)所調(diào)制數(shù)字、模擬。數(shù)字、模擬。圖圖2.1.2-4 LED驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路+5VLEDReRb2Rb1Vinn四、符號(hào)及外形四、符號(hào)及外形LED外形可分為圓形、方形、矩形、三角形和組合形等多種外形可分為圓形、方形、矩形、三角形和組合形等多種 塑

7、封塑封LED按管體顏色又分為紅色、琥珀色、黃色、橙色、淺按管體顏色又分為紅色、琥珀色、黃色、橙色、淺藍(lán)色、綠色、黑色、白色、透明無(wú)色等多種藍(lán)色、綠色、黑色、白色、透明無(wú)色等多種 一、光譜特性一、光譜特性1300 波長(zhǎng)波長(zhǎng)/ /nm=70nm相相對(duì)對(duì)光光強(qiáng)強(qiáng)圖圖2.1.3-1 LED光譜光譜發(fā)光二極管發(fā)射的是自發(fā)輻射光，沒(méi)有諧振腔對(duì)波長(zhǎng)發(fā)光二極管發(fā)射的是自發(fā)輻射光，沒(méi)有諧振腔對(duì)波長(zhǎng)的選擇，譜線較寬，如圖的選擇，譜線較寬，如圖2.1.3-1所示。所示。二、二、 光束的空間分布光束的空間分布120/35251200( )cosPP在垂直于發(fā)光平面上，面在垂直于發(fā)光平面上，面發(fā)光發(fā)光LED輻射圖呈朗伯

8、分布，輻射圖呈朗伯分布，即即 ，半功率，半功率點(diǎn)輻射角點(diǎn)輻射角 。邊發(fā)光型邊發(fā)光型LED， 。三、三、 輸出光功率特性輸出光功率特性LED實(shí)際輸出的光子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于有源區(qū)產(chǎn)生的光子數(shù)，實(shí)際輸出的光子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于有源區(qū)產(chǎn)生的光子數(shù)，一般一般外微分量子效率外微分量子效率（單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)與注入的電（單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)與注入的電子空穴對(duì)數(shù)的比值）小于子空穴對(duì)數(shù)的比值）小于10%。發(fā)光二極管的輸出光功率。發(fā)光二極管的輸出光功率特性如圖特性如圖2.1.3-2所示。驅(qū)動(dòng)電流較小時(shí)，所示。驅(qū)動(dòng)電流較小時(shí)，P-I曲線的線性較好；曲線的線性較好；電流過(guò)大時(shí)，由于電流過(guò)大時(shí)，由于PN結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，使結(jié)

9、發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，使P-I曲線的斜曲線的斜率減小。率減小。0 200 400 電流電流I / /mA發(fā)發(fā)射射光光功功率率P/mW 面發(fā)光面發(fā)光 邊發(fā)光邊發(fā)光 1510 5 0圖圖2.1.3-2 LED 的的P-I曲線曲線普通發(fā)光二極管的檢測(cè)普通發(fā)光二極管的檢測(cè)（1）用萬(wàn)用表檢測(cè)）用萬(wàn)用表檢測(cè)利用具有利用具有10k擋的指針式萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二擋的指針式萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至200k，反向電阻的值為反向電阻的值為。如果正向電阻值為。如果正向電阻值為0或?yàn)榛驗(yàn)椋聪螂娮柚岛?，反向電阻值很小或?yàn)樾』驗(yàn)?

10、，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)地看到發(fā)光管的，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)榘l(fā)光情況，因?yàn)?0k擋不能向擋不能向LED提供較大正向電流。提供較大正向電流。如果有兩塊指針萬(wàn)用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二如果有兩塊指針萬(wàn)用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬(wàn)用表的極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬(wàn)用表的“+”接線柱接線柱與另一塊表的與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的接線柱連接。余下的“-”筆接被測(cè)發(fā)光管的筆接被測(cè)發(fā)光管的正極（正極（P區(qū)），余下的區(qū)），余下的“+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（N區(qū)）。區(qū)

11、）。兩塊萬(wàn)用表均置兩塊萬(wàn)用表均置10擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。（2）外接電源測(cè)量）外接電源測(cè)量用用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表（指針式或數(shù)穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。為此字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按下圖所示連接電路即可。如果測(cè)得可按下圖所示連接電路即可。如果測(cè)得VF在在1.43V之間，且之間，且發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正常。如果測(cè)得發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正常。如果測(cè)得VF=0或或VF3V，且不發(fā)光，說(shuō)明發(fā)光管已壞。且不發(fā)光，說(shuō)明發(fā)光管已壞。 一

12、、原理與結(jié)構(gòu)一、原理與結(jié)構(gòu) 由光照產(chǎn)生的電子和空穴在內(nèi)電場(chǎng)的作用下才形成由光照產(chǎn)生的電子和空穴在內(nèi)電場(chǎng)的作用下才形成光生電動(dòng)勢(shì)和光電流。光電池的光電效率非常低，最高光生電動(dòng)勢(shì)和光電流。光電池的光電效率非常低，最高也只有百分之十幾。也只有百分之十幾。利用了光生伏特效應(yīng)利用了光生伏特效應(yīng)3.1.3 光電池光電池?cái)U(kuò)散擴(kuò)散光照光照光電池的輸出也受外接負(fù)載電阻大小的影響，光電池的輸出也受外接負(fù)載電阻大小的影響，如圖如圖3.1.33所示。所示。當(dāng)當(dāng)RL0時(shí)，時(shí)，U0，則，則 IIS即輸出電流與入射光通量即輸出電流與入射光通量成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。圖圖3.1.33 負(fù)載大小對(duì)光電池輸出的影響負(fù)載大小對(duì)光電

13、池輸出的影響RL(a)RL(b)UIrDIDI等效成等效成當(dāng)當(dāng)RL0時(shí)，時(shí)，U0，隨著，隨著U的增大的增大，PN結(jié)的等效電阻結(jié)的等效電阻 rD開(kāi)始變小，則開(kāi)始變小，則ID開(kāi)始增大；開(kāi)始增大；II ID 當(dāng)當(dāng)U繼續(xù)增大到繼續(xù)增大到PN結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)（結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)（RL非常大時(shí)），非常大時(shí)），U就不會(huì)再增大，此時(shí)，就不會(huì)再增大，此時(shí)，PN結(jié)的結(jié)的rD變得很小，光照所產(chǎn)生變得很小，光照所產(chǎn)生的光電流的光電流I幾乎全部流向二極管，即：幾乎全部流向二極管，即： IID 這時(shí)，在負(fù)載這時(shí)，在負(fù)載RL上除有少量的電流維持上除有少量的電流維持PN結(jié)的導(dǎo)通電結(jié)的導(dǎo)通電壓壓U外，光照產(chǎn)生的光電流幾乎都消耗在光電

14、池內(nèi)部。外，光照產(chǎn)生的光電流幾乎都消耗在光電池內(nèi)部。RL(b)UIrDIDI二、特性二、特性1光照特性光照特性指光生電動(dòng)勢(shì)和光電流與照度的關(guān)系。光電池的電動(dòng)勢(shì)指光生電動(dòng)勢(shì)和光電流與照度的關(guān)系。光電池的電動(dòng)勢(shì)與照度成非線性關(guān)系，而短路電流與照度成線性關(guān)系。所以，與照度成非線性關(guān)系，而短路電流與照度成線性關(guān)系。所以，當(dāng)用光電池作為測(cè)量元件時(shí)，應(yīng)以電流源的形式來(lái)使用。而當(dāng)用光電池作為測(cè)量元件時(shí)，應(yīng)以電流源的形式來(lái)使用。而且，為保證測(cè)量有線性關(guān)系，所用負(fù)載電阻應(yīng)較小。且，為保證測(cè)量有線性關(guān)系，所用負(fù)載電阻應(yīng)較小。0 2000 4000 6000 8000 10000L( (勒克斯勒克斯) )( ( a

15、 ) )硅光電池的光照特性硅光電池的光照特性0.40.30.20.1543210Isc( (毫安毫安/ /厘米厘米2 ) )Uoc( (伏伏) )UocIscUoc( (伏伏) )0 1000 2000 3000 4000 5000L( (勒克斯勒克斯) )( ( b ) )硒光電池的光照特性硒光電池的光照特性0.40.30.20.10.30.20.10Isc( (毫安毫安/ /厘米厘米2 ) )UocIsc0 200 400 600 800 1000L( (勒克斯勒克斯) )( ( c ) )光照特性與負(fù)載電阻的關(guān)系光照特性與負(fù)載電阻的關(guān)系0.50.40.30.20.10I( (毫安毫安)

16、)RL=050100100050002光譜特性光譜特性光電池的光譜特性決定于所采用的材料。光電池的光譜特性決定于所采用的材料。200 400 600 800 1000 1200( ( d ) )光譜特性光譜特性100806040200I( (%) )1-硒硒2-硅硅(nm)3伏安特性伏安特性光電池的負(fù)載由光電池的負(fù)載由 U=IRL 決定。決定。0 100 200 300 4000.60.50.40.30.20.1900(勒克斯勒克斯)800700600500400300200100a0.5k1k3kI( (毫安毫安) )U( (毫伏毫伏) )( e ) 伏安特性伏安特性4頻率特性頻率特性 導(dǎo)致

17、電子瓶頸的主要原因?qū)е码娮悠款i的主要原因光電池的光電池的PN結(jié)或阻擋層的面積大，極間電容大，因此結(jié)或阻擋層的面積大，極間電容大，因此頻率特性較差。負(fù)載電阻越大，電路的旁路作用越顯著，頻率特性較差。負(fù)載電阻越大，電路的旁路作用越顯著，頻率特性高頻部分下降越厲害。如欲改善頻率特性，需減頻率特性高頻部分下降越厲害。如欲改善頻率特性，需減小負(fù)載電阻或減小光電池面積，使它的結(jié)電容減小。小負(fù)載電阻或減小光電池面積，使它的結(jié)電容減小。0 1 2 3 4 5( ( d ) )頻率特性頻率特性10080604020I( (%) )1-硒硒2-硅硅f (kHz)5溫度特性溫度特性硅光電池的開(kāi)路電壓隨溫度的升高而降

18、低。硅光電池的開(kāi)路電壓隨溫度的升高而降低。0 30 60 90( ( g ) )溫度特性溫度特性600500400300200100Isc( (毫安毫安) )Uoc( (毫伏毫伏) )UocIsc605040302010T()()三、電路三、電路光電池用作太陽(yáng)能光電池用作太陽(yáng)能電池時(shí)的電路如圖電池時(shí)的電路如圖3.1.35所示。在黑夜或光所示。在黑夜或光線微弱時(shí)，為防止蓄電線微弱時(shí)，為防止蓄電池經(jīng)過(guò)光電池放電而設(shè)池經(jīng)過(guò)光電池放電而設(shè)置二極管置二極管D。1光電池用作太陽(yáng)能電池光電池用作太陽(yáng)能電池圖圖3.1.35 硅光電池作太陽(yáng)能電池用硅光電池作太陽(yáng)能電池用光電池用作檢測(cè)元件使光電池用作檢測(cè)元件使用

19、時(shí)的電路如圖用時(shí)的電路如圖3.1.36所所示，此電路可實(shí)現(xiàn)光電池的示，此電路可實(shí)現(xiàn)光電池的線性輸出。對(duì)光電池而言，線性輸出。對(duì)光電池而言，RL近似等于近似等于0。圖中，。圖中，2光電池用作檢測(cè)元件光電池用作檢測(cè)元件SRIRVff220圖圖3.1.36 光電池線性輸出電路光電池線性輸出電路式中式中S為光電池的靈敏度，為光電池的靈敏度，為入射到光電池的光通量。為入射到光電池的光通量。光電跟蹤系統(tǒng)光電跟蹤系統(tǒng) 用兩個(gè)性能相近的硅光電池作光接受器件，當(dāng)入射光通量相同時(shí)用兩個(gè)性能相近的硅光電池作光接受器件，當(dāng)入射光通量相同時(shí)Vo=0，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的方式工作。當(dāng)光路系統(tǒng)略有偏差時(shí)，兩個(gè)硅，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定

20、的方式工作。當(dāng)光路系統(tǒng)略有偏差時(shí)，兩個(gè)硅光電池接收到的光通量發(fā)生變化，此時(shí)光電池接收到的光通量發(fā)生變化，此時(shí)Vo0，這一差動(dòng)輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)，這一差動(dòng)輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大即可帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如微型電機(jī)）對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行糾正，直到放大即可帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如微型電機(jī)）對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行糾正，直到Vo=0為止，從而達(dá)到跟蹤的目的。為止，從而達(dá)到跟蹤的目的。 聚光光伏太陽(yáng)能（聚光光伏太陽(yáng)能（CPV） 光電池便攜式冰箱光電池便攜式冰箱雷諾電動(dòng)小車，車頂配有蜂窩狀光電池雷諾電動(dòng)小車，車頂配有蜂窩狀光電池一、結(jié)構(gòu)和工作原理一、結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.4 光敏二極管光敏二極管與光電池相似，光敏與光電池相似，光敏二極管是一種用

21、二極管是一種用PN結(jié)單向結(jié)單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)型光電信息轉(zhuǎn)導(dǎo)電性的結(jié)型光電信息轉(zhuǎn)換器件。其換器件。其PN結(jié)裝在管子結(jié)裝在管子的頂部，以便接收光照。的頂部，以便接收光照。其上面有一個(gè)透鏡制成的其上面有一個(gè)透鏡制成的窗口，以便使光線集中在窗口，以便使光線集中在敏感面，光敏二極管的外敏感面，光敏二極管的外形結(jié)構(gòu)如圖（形結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。）所示。2DU型硅光敏二極管外形型硅光敏二極管外形 光敏二極管工作時(shí)一般加反向偏光敏二極管工作時(shí)一般加反向偏壓壓，如圖（，如圖（b）所示，無(wú)光照時(shí)，處于）所示，無(wú)光照時(shí)，處于反偏的光敏二極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，反偏的光敏二極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作這

22、時(shí)只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層，形成微小的方向用下，渡越阻擋層，形成微小的方向電流，即暗電流。當(dāng)光敏二極管受光電流，即暗電流。當(dāng)光敏二極管受光照時(shí)，照時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊吸收其能結(jié)附近受光子轟擊吸收其能量而產(chǎn)生電子空穴對(duì)量而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在外加電場(chǎng)和，在外加電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的共同作用下，電子渡越阻擋內(nèi)電場(chǎng)的共同作用下，電子渡越阻擋層進(jìn)入層進(jìn)入N區(qū)，空穴進(jìn)入?yún)^(qū)，空穴進(jìn)入P區(qū)，區(qū)，從而使通從而使通過(guò)過(guò)PN結(jié)的方向電流大大增加，這就形結(jié)的方向電流大大增加，這就形成了光電流成了光電流。二、特性二、特性1光照特性光照特性500 1000L( (勒克斯勒克斯) )I( (微安微安) )5

23、040302010( a ) 硅光敏二極管的光照特性硅光敏二極管的光照特性2光譜特性光譜特性400 800 1200 1600I( (%) )100806040200( b ) 鍺光敏二極管的光譜特性鍺光敏二極管的光譜特性 (nm)3伏安特性伏安特性10 20 30 40I( (微安微安) )252015105( c ) 硅光敏二極管的伏安特性硅光敏二極管的伏安特性U ( (伏伏) )800( (勒克斯勒克斯) )6004002004頻率特性頻率特性是半導(dǎo)體光電器件中頻率特性最好的一種是半導(dǎo)體光電器件中頻率特性最好的一種 三、電路三、電路圖圖3.1.4-3 是光敏二極管的輸出電路和等效電路。圖是光敏二極管的輸出電路和等效電路。圖(a)和圖和圖(b)的差別是輸出電壓的差別是輸出電壓U是反向的。因?yàn)槭欠聪虻?。因?yàn)閕= S，由，由圖圖(c)可知：可知：LLLRSRiu+EUR(a)+EUR(b)RL(c)i圖圖3.1.4-3 光敏二極管等效電路光敏二極管等效電路(a)(b)輸出電路；輸出電路；(c)等效電路等效電路RL=R/RiCj上式中，為了得到較大的輸出電壓上式中，為了得到較大的