日期：2023-08-04
將 PN 結(jié)器件放置在玻璃材料中，使光能可以通過(guò)，就構(gòu)成了光電二極管，如下圖所示。除PN結(jié)外，玻璃材料的其他部分都涂成黑色或金屬化，因?yàn)楣庵徽丈涞絇N結(jié)。電路中的電流以mA 為單位，可以通過(guò)電流表測(cè)量。光電二極管在現(xiàn)實(shí)生活中具有許多應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儗?duì)光照射表現(xiàn)出線性響應(yīng)。一些突出的應(yīng)用是：產(chǎn)生的電流與照度成正比。因此它們可以用作光電探測(cè)器來(lái)檢測(cè)電信號(hào)。檢測(cè)電路。例如，檢測(cè)建筑物中的火災(zāi)和煙霧。用于太陽(yáng)能電池板，將光轉(zhuǎn)換為電能。在我們的房子里，光盤(pán)播放器、電視和遙控器也有內(nèi)置的光電探測(cè)器。
光敏二極管一、光通信系統(tǒng)
用于路燈和相機(jī)測(cè)光表。還用于雷電調(diào)節(jié)和光通信系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兊捻憫?yīng)時(shí)間明顯小于其他芯片。也用于安全目的，尤其是防盜警報(bào)器。在這些警報(bào)中，電流流動(dòng)直至輻射暴露不受干擾。然后，當(dāng)有人進(jìn)入安全系統(tǒng)并停止輻射到設(shè)備上時(shí)，警報(bào)器開(kāi)始發(fā)出聲音。光電二極管用于邏輯電路、字符識(shí)別電路和汽車設(shè)備。在電子領(lǐng)域，光電二極管以不同的形式用于不同的應(yīng)用。光電二極管主要有四種類型：PN(正-負(fù))光電二極管、PIN(正-本征-負(fù))光電二極管、雪崩光電二極管和肖特基光電二極管。
光敏二極管二、工作模式
光電二極管一般由鍺、硅和砷化銦鎵制成。它們利用光電效應(yīng)原理工作，并以兩種模式工作：光伏模式和光電導(dǎo)模式。
在光伏模式下，不會(huì)向器件施加外部反向電勢(shì)。該器件暴露在陽(yáng)光下，光將電子激發(fā)到更高的狀態(tài)，電子向陰極端子移動(dòng)，空穴向陽(yáng)極端子移動(dòng)。少數(shù)載流子流在兩個(gè)端子之間產(chǎn)生電勢(shì)差。它也稱為零偏模式。該器件以光電導(dǎo)模式連接到電源，并施加反向電勢(shì)。當(dāng)光照射到 PN 結(jié)上時(shí)，空穴和電子對(duì)沿相反方向移動(dòng)。這是由于施加了反向電勢(shì)。結(jié)果，該器件表現(xiàn)為光電導(dǎo)器件，并且反向電壓的進(jìn)一步變化增加了耗盡寬度。
光敏二極管三、PN 結(jié)
正如我們所見(jiàn)，光電二極管有一個(gè) PN 結(jié)。即使設(shè)備沒(méi)有暴露在陽(yáng)光下并且沒(méi)有連接到任何外部電源，也會(huì)有少量電流在其中流動(dòng)。這種現(xiàn)象是由于少數(shù)載流子，即來(lái)自N區(qū)的空穴和來(lái)自P區(qū)的電子，移動(dòng)并產(chǎn)生微小的反向電流。這種電流稱為暗電流。向器件施加反向電壓時(shí)，來(lái)自 P 區(qū)的電子會(huì)受到來(lái)自電池負(fù)極端子的排斥力。類似地，N 區(qū)域的孔會(huì)受到電池正極端子的排斥力。由于空穴和電子的復(fù)合，PN結(jié)處產(chǎn)生耗盡區(qū)?？昭ê碗娮拥慕Y(jié)合在結(jié)處產(chǎn)生原子中性層，它將限制任何電流的進(jìn)一步流動(dòng)?，F(xiàn)在 PN 結(jié)暴露在光能下。當(dāng)光照射到結(jié)上時(shí)，結(jié)表面的溫度將會(huì)升高，從而將電子與空穴分離。結(jié)果，N 區(qū)的電子被吸引向電池的正電位。類似地，P 區(qū)的空穴被吸引到電池的負(fù)電位?？昭ê碗娮拥倪@種運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生通過(guò)光電二極管的高反向電流。
光敏二極管四、光伏模式
在光伏模式下，二極管不連接到電源，我們不對(duì)二極管施加偏置。可以說(shuō)，沒(méi)有任何有偏見(jiàn)的來(lái)源。當(dāng)光在這種條件下照射到光電二極管上時(shí)，它會(huì)將電子激發(fā)到更高的能態(tài)，并導(dǎo)致電子向陰極端子移動(dòng)，空穴向陽(yáng)極端子移動(dòng)。此過(guò)程會(huì)在兩個(gè)端子之間產(chǎn)生電位差。
光敏二極管五、光電導(dǎo)模式
在光電導(dǎo)模式下，二極管連接到電源，我們對(duì)二極管進(jìn)行反向偏置。當(dāng)光線照射到光電二極管上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一對(duì)電子和空穴，并由于偏置電壓而向相反方向移動(dòng)。
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