日期：2023-12-27
光電二極管的工作原理與 LED 完全相反。LED 將電能轉(zhuǎn)換為光(發(fā)光)，而光電二極管則將光轉(zhuǎn)換為電能。它用于高精度測量光強(qiáng)度。光電二極管是反向偏置的。當(dāng)足夠能量的光子(光)撞擊 pn 結(jié)光電二極管時，電子被擊落，并產(chǎn)生電子空穴對。這些電子和空穴沿相反方向移動。電子向陰極移動(具有正電勢值)?？昭ㄏ蜿枠O移動(其具有負(fù)電勢值)。光電二極管陣列的工作原理光電二極管陣列工作原理的關(guān)鍵組件是構(gòu)成陣列的光電二極管。光電二極管的工作原理是根據(jù)光電效應(yīng)原理將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光子撞擊光電二極管內(nèi)的半導(dǎo)體材料，將能量傳遞給材料中的電子，使它們移動并產(chǎn)生電流。光電二極管的靈敏度和響應(yīng)取決于材料的特性，例如帶隙能量和摻雜水平。
光敏二極管一、結(jié)陣列
光電二極管陣列由排列成行或二維矩陣的多個單獨(dú)光電二極管組成。每個光電二極管作為光電二極管陣列中的單獨(dú)的光檢測器運(yùn)行，并生成與入射光強(qiáng)度成比例的電信號。制造光電二極管陣列光電二極管陣列是使用帶有導(dǎo)電通孔的硅晶片制造的。該工藝涉及在晶圓的一個表面上沉積摻雜外延層，與基板形成二極管結(jié)。圖案化蝕刻步驟限定了二極管結(jié)陣列。光電二極管陣列通過導(dǎo)電通孔連接至晶圓相反表面上的讀出電子器件。該制造方法包括預(yù)處理晶片、沉積摻雜外延層、以及蝕刻圖案以限定二極管結(jié)陣列。
光敏二極管二、電信號
光電二極管陣列的應(yīng)用光電二極管陣列因其檢測光并將其轉(zhuǎn)換為電信號的能力而在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，光電二極管陣列廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、光譜分析和光通信。最重要的是，光電二極管陣列可用于各種傳感應(yīng)用，例如接近傳感、環(huán)境光傳感和手勢識別。下面討論光電二極管陣列的一些研究用例：使用光電二極管陣列分析植物提取物介導(dǎo)的銀納米顆粒 (Ag NP) 合成2021 年發(fā)表的一項研究討論了光電二極管陣列在分析植物提取物介導(dǎo)的銀納米顆粒 (Ag NP) 合成中的應(yīng)用。光電二極管陣列與超高效液相色譜(UPLC)和高分辨率質(zhì)譜(HRMS)結(jié)合使用，分析綠色合成過程的植物化學(xué)基礎(chǔ)和機(jī)制。光電二極管陣列有助于識別和量化植物提取物中存在的各種次生代謝物，深入了解它們在銀納米顆粒合成中作為還原劑和封端劑的作用。通過分析 Ag NP 的反應(yīng)后殘留物和洗脫液，光電二極管陣列有助于確定參與還原過程的化合物及其濃度變化。光電二極管陣列的這種應(yīng)用有助于更好地理解使用植物提取物綠色合成納米顆粒。
光敏二極管三、定量數(shù)據(jù)
2021 年的另一項研究介紹了光電二極管陣列 (PDA) 在分析芥菜(一種十字花科蔬菜)中的應(yīng)用。光電二極管陣列與高效液相色譜 (HPLC) 和質(zhì)譜 (MS) 結(jié)合使用，可分析蔬菜中的生物活性化合物。目的是通過采用全面的二維液相色譜 (LC×LC) 系統(tǒng)來克服傳統(tǒng)一維液相色譜的局限性。LC×LC 系統(tǒng)提供更高的分辨能力和更好的復(fù)雜樣品分離，從而改善定量數(shù)據(jù)。新開發(fā)的 RP-LC×RP-LC 系統(tǒng)結(jié)合光電二極管陣列和 MS 檢測，用于三種不同芥菜品種的非目標(biāo)代謝物含量分析。RP-LC×RP-LC 系統(tǒng)與光電二極管陣列相結(jié)合，可以對芥菜品種中的生物活性化合物(包括多酚)進(jìn)行徹底的表征和定量。
光敏二極管四、應(yīng)用領(lǐng)域
光電二極管陣列的商業(yè)前景近年來，光電二極管陣列市場發(fā)展迅速，像素密度更高，光譜靈敏度更高，響應(yīng)時間更快。有幾家公司專門從事不同應(yīng)用的光電二極管陣列的商業(yè)制造，包括 Hamamatsu Photonics、Onsemi、Excelitas Technologies 和 Texas Instruments。制造技術(shù)和材料的進(jìn)步提高了光電二極管陣列的性能和小型化，并為自動駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)和先進(jìn)機(jī)器人等領(lǐng)域開辟了新的可能性。
光敏二極管五、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，不會向器件施加外部反向電勢。該器件暴露在陽光下，光將電子激發(fā)到更高的狀態(tài)，電子向陰極端子移動，空穴向陽極端子移動。少數(shù)載流子流在兩個端子之間產(chǎn)生電勢差。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。當(dāng)光照射到 PN 結(jié)上時，空穴和電子對沿相反方向移動。這是由于施加了反向電勢。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。
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