日期：2023-07-25
光檢測器是電流電壓轉(zhuǎn)換器。FET 輸入運算放大器可防止光電二極管加載，并且輸出端的電壓與光電二極管中的電流成正比。只要光電二極管對光的響應(yīng)是線性的，輸出電壓就與落在光電二極管上的光成正比。光電二極管由一個在反向偏壓下工作的有源pn 結(jié)組成。當(dāng)光照射到結(jié)處時，會流過與照度成正比的反向電流。對光的線性響應(yīng)使其成為某些應(yīng)用中有用的光電探測器的元件。
光敏二極管一、有源元件
還用作光控開關(guān)中的有源元件。光電二極管的機制類似于(小型化)太陽能電池。它們的響應(yīng)時間很快，約為納秒。作為光探測器，它們是反向偏置的——反向電流與照射二極管的照度成線性比例。它們不如光電晶體管靈敏，但其線性度使其可用于簡單的測光計。
光敏二極管二、歐姆光敏器件
光電二極管可以看作是一種高阻抗非歐姆光敏器件，其電流幾乎與施加的電壓無關(guān)。入射光落在反向偏置的半導(dǎo)體結(jié)上，電子與空穴的分離將使結(jié)在反向偏置的情況下仍能導(dǎo)電。光電二極管與任何其他二極管一樣，使用硅制成，但沒有通常用于信號和整流器二極管的不透明涂層。
光敏二極管三、更大的電容
結(jié)面積可能相當(dāng)大，使得光電二極管在電極之間可以具有比傳統(tǒng)信號二極管更大的電容。這可以通過在電路中使用反饋電容器來補償，如圖 8.9所示，該圖顯示了使用光電二極管和運算放大器進行電壓輸出的典型電路。反饋電阻R 將決定輸出電壓，即 RI，其中 I 是二極管電流。
光敏二極管四、pn結(jié)的原理
光電二極管利用反向偏置pn結(jié)的原理，將傳入的光子轉(zhuǎn)換為光電流;其工作原理與反向LED類似。如圖 2.17所示，光電探測器最常見的實現(xiàn)是pin光電二極管，其中 i 代表 p/n 區(qū)域之間的本征(耗盡)區(qū)域間距。通過添加耗盡層，可以提高光電探測器的效率。入射光子的能量高于帶隙，即 > (e2– e 1 ), 被吸收：光能被轉(zhuǎn)換成光能通過將電子從基態(tài)提升到激發(fā)態(tài)來實現(xiàn)電子-空穴對。光子在本征區(qū)域被吸收，電子向陰極移動，空穴向陽極移動，從而產(chǎn)生流經(jīng)電路的電流，稱為光電流。一般來說，光檢測器返回輸出電壓，因此光檢測器的輸出通過跨阻放大器被放大，跨阻放大器將光電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓。
光敏二極管五、半導(dǎo)體器件
光電二極管是一種半導(dǎo)體器件，其電流與接收到的光功率具有近乎線性的關(guān)系。最簡單的方法是將光電二極管視為電流源，其中電流幅度是入射到光電二極管上的光功率的線性函數(shù)。光電二極管通常是反向偏置的——陰極的工作電壓高于陽極。光電二極管也可以是零偏置的，即陰極和陽極處于相同電位。許多電路中首選反向偏壓是因為非零反向偏壓時光電二極管電容稍低。
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