傳感器及檢測(cè)技術(shù)（第四版）課件 16.光電池

……………光電池傳感器技術(shù)與應(yīng)用武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院

熊曉倩課程內(nèi)容光電池的應(yīng)用03光電池的結(jié)構(gòu)和工作原理01光電池的主要特性02一、光電池的結(jié)構(gòu)和工作原理光敏面一、光電池的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)

它是在一塊N型硅片上用擴(kuò)散的辦法摻入一些P型雜質(zhì)(如硼)形成PN結(jié)。

上電極為柵狀受光電極，下電極是一層襯底鋁。

光電池實(shí)質(zhì)是一個(gè)大面積PN結(jié)，硅光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。一、光電池的結(jié)構(gòu)和工作原理光生伏特效應(yīng)：

當(dāng)光照到PN結(jié)區(qū)時(shí)，如果光子能量足夠大，將在結(jié)區(qū)附近激發(fā)出電子-空穴對(duì)，在N區(qū)聚積負(fù)電荷，P區(qū)聚積正電荷，這樣N區(qū)和P區(qū)之間出現(xiàn)電位差。

若將PN結(jié)兩端用導(dǎo)線(xiàn)連起來(lái)，電路中有電流流過(guò)。若將外電路斷開(kāi)，就可測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì)。二、光電池的主要特性

不同光照射下有不同光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。開(kāi)路電壓與光強(qiáng)是非線(xiàn)性的，且在2000lx時(shí)趨于飽和。短路電流在很大范圍內(nèi)與光照成線(xiàn)性關(guān)系。開(kāi)路電壓曲線(xiàn)：

光生電動(dòng)勢(shì)與照度之間的特性曲線(xiàn)。短路電流曲線(xiàn)：

光電流與照度之間的特性曲線(xiàn)。光照特性二、光電池的主要特性短路電流短路電流

指對(duì)外負(fù)載相對(duì)于光電池內(nèi)阻而言是很小的。光電池在不同照度下，其內(nèi)阻也不同，因而應(yīng)選取適當(dāng)?shù)耐饨迂?fù)載近似地滿(mǎn)足“短路條件”。二、光電池的主要特性伏安特性光照強(qiáng)度800W/㎡電池溫度25℃輸出電流（A）輸出電壓（V）輸出功率（W）二、光電池的主要特性光譜特性

光電池的光譜特性決定于材料。

從曲線(xiàn)可看出，硒光電池在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)有較高的靈敏度，峰值波長(zhǎng)在540nm附件，適宜測(cè)可見(jiàn)光。硅光電池應(yīng)用的范圍400nm—1100nm，峰值波長(zhǎng)在850nm附件，因此硅光電池可以在很寬的范圍內(nèi)應(yīng)用。硒光電池硅光電池二、光電池的主要特性溫度特性主要描述光電池的開(kāi)路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。

開(kāi)路電壓與短路電流均隨溫度而變化，它將關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器設(shè)備的溫度飄逸，影響到測(cè)量或控制精度等主要指標(biāo)。當(dāng)光電池作為測(cè)量元件時(shí)嗎，最好能保持溫度恒定，或采取溫度補(bǔ)償措施。硅光電池在1000lx照度下的溫度特性曲線(xiàn)二、光電池的主要特性頻率特性

指光電池相對(duì)輸出電流與光的調(diào)制頻率之間關(guān)系。由于光電池PN結(jié)面積較大，極間電容大，故頻率特性較差。硅、硒光電池的頻率特性不同，硅光電池頻率響應(yīng)較好，硒光電池較差。所以高速計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換一