[光敏二極管]光敏二極管電荷效應(yīng)講解

日期：2023-06-13

光電二極管旨在使光能夠照射到它們的 p 型側(cè)。當(dāng)光照射到這一側(cè)時(shí)，電子和空穴會在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生光電效應(yīng)。撞擊光電二極管的短波長光被 p 型層吸收，由此產(chǎn)生的電子被吸引到 n 型層。長波長的光到達(dá) n 型層，因此在 n 型層中產(chǎn)生的空穴被吸引到 p 型層。簡而言之，空穴聚集在p型側(cè)，積累正電荷，而電子聚集在n型側(cè)，積累負(fù)電荷。并且由于電路是反向偏置的，所以產(chǎn)生的電荷無法流動。照射到光電二極管的光越亮，其中積聚的電荷就越大。當(dāng)光照射時(shí)，pn 對結(jié)處的這種電荷積累稱為光伏效應(yīng)。光電二極管基本上是利用這種光伏效應(yīng)將光轉(zhuǎn)化為電荷的設(shè)備，電荷的積累與照射它們的光的強(qiáng)度成正比。光電二極管也在我們?nèi)粘Ｉ钪械募t外遙控傳感器和相機(jī)曝光表等設(shè)備中發(fā)揮作用。

光敏二極管一、積累電荷

光敏二極管二、PN結(jié)二極管

將光能轉(zhuǎn)換為電能的光敏PIN結(jié)半導(dǎo)體二極管(PN結(jié)二極管，在p型和n型半導(dǎo)體區(qū)之間有寬的本征半導(dǎo)體區(qū))稱為光電二極管。光電二極管吸收光子以產(chǎn)生電流。光電二極管的結(jié)構(gòu)允許光線到達(dá)二極管的光敏部分。通常，光電二極管設(shè)計(jì)為在反向偏壓下工作。光電二極管的一個(gè)常見實(shí)際例子是太陽能電池。光電二極管的工作原理基于光電效應(yīng)，即當(dāng)足夠能量的光子撞擊光電二極管時(shí)，形成電子-空穴對。如果這種光子吸收發(fā)生在耗盡區(qū)，則載流子(電子和空穴)會被耗盡區(qū)的電場從結(jié)處掃除?？昭ㄏ蜿枠O移動，而電子向陰極移動，從而導(dǎo)致光電流流動。光電二極管的應(yīng)用包括：用于測量光強(qiáng)度的儀器、煙霧密度的測量、遙控系統(tǒng)、光耦合器等。

光敏二極管三、電阻器

光敏電阻器(也稱為 LDR 或光敏電阻或光電池或光導(dǎo)電池)是一種無源電路元件，其電阻隨光強(qiáng)度的變化而變化。LDR 的電阻隨著入射光強(qiáng)度的增加而降低。因此，光敏電阻器表現(xiàn)出光電導(dǎo)性。當(dāng)沒有光入射到LDR上時(shí)，即LDR處于黑暗中，則LDR的電阻為兆歐量級，而當(dāng)光入射到LDR上時(shí)，其電阻減小并變?yōu)檎讱W量級幾百歐姆。LDR 用于許多應(yīng)用，例如夜燈、太陽能路燈、基于激光的安全系統(tǒng)、動態(tài)壓縮機(jī)等。一種特殊類型的 PN 結(jié)器件在暴露于光時(shí)會產(chǎn)生電流，稱為光電二極管。它也被稱為光電探測器或光電傳感器。它以反向偏置模式工作，將光能轉(zhuǎn)換為電能。下圖顯示了光電二極管的符號表示。

光敏二極管四、原理

它的工作原理是光電效應(yīng)。光電二極管的工作原理是，當(dāng)這個(gè)兩端半導(dǎo)體器件的結(jié)點(diǎn)被照亮?xí)r，電流開始流過它。當(dāng)向其施加一定的反向電位時(shí)，只有大部分電流流過該器件。

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