日期：2024-07-05
光敏二極管一般由鍺、硅、銦鎵砷等材料制成，利用光電效應原理工作，有光電模式和光電導模式兩種工作模式。在光伏模式下，沒有外部反向電位施加到器件上。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)載流子流動在兩個端子之間產(chǎn)生電位差。它也被稱為零偏置模式。該器件以光電導模式連接到電源，并施加反向電位。當光照射到 PN 結上時，空穴和電子對會向相反方向移動。這是由于施加了反向電位。因此，該器件表現(xiàn)為光電導器件，反向電壓的進一步變化會增加耗盡寬度。
光敏二極管一、工作原理
我們已經(jīng)看到，光電二極管有一個 PN 結。即使該器件沒有暴露在陽光下，也沒有連接到任何外部電源，其中也會有少量電流流動。這種現(xiàn)象是因為少數(shù)電荷載流子(即來自 N 區(qū)的空穴和來自 P 區(qū)的電子)移動并產(chǎn)生微小的反向電流。這種電流稱為暗電流。當向設備施加反向電壓時，來自 P 區(qū)的電子會受到來自電池負極的排斥力。同樣，來自 N 區(qū)的空穴會受到來自電池正極的排斥力。由于空穴和電子的復合，在 PN 結處會產(chǎn)生耗盡區(qū)?？昭ê碗娮拥膹秃蠒诮Y處產(chǎn)生一層中性原子層，這會限制任何電流的進一步流動?，F(xiàn)在 PN 結暴露在光能中。當光照射到結上時，結表面的溫度會升高，從而將電子與空穴分離。結果，N 區(qū)域的電子被吸引到電池的正電位。同樣，P 區(qū)域的空穴被吸引到電池的負電位。空穴和電子的這種運動將通過光電二極管產(chǎn)生較高的反向電流。
光敏二極管二、VI特性
隨著光強度的增加，會產(chǎn)生并流動更多的電荷載流子。因此，電流與 PN 結的暴露光強度成正比(曲線之間的相等空間表明了這一點)。因此，在光電二極管的情況下，正偏置電位可能導致無電流狀態(tài)。我們希望本文能讓讀者深入了解光電二極管的應用。還有許多其他物理主題可以幫助準備考試。為了更好地理解概念并獲得更好的成績，請立即下載Testbook 應用程序。Testbook 將有助于創(chuàng)造更好的學習體驗。
光敏二極管三、光電導模式
在反向偏置下，多數(shù)載流子引起的電流流動是不可能的。這是因為電壓極性引起的排斥力的存在。耗盡區(qū)的寬度變寬，從而阻止電流流動。然而，熱產(chǎn)生的少數(shù)載流子會導致光電二極管中產(chǎn)生少量漏電流。光電二極管中流動的少量漏電流稱為暗電流。暗電流的值極小，在納安培量級。值得注意的是，暗電流在結被照亮之前流動。暗電流是溫度的不良影響。光敏二極管以反向偏置模式工作。電池的正極連接到光電二極管的 N 側，電池的負極連接到光電二極管的 P 側。光電導模式使電流在光電二極管中流動。當耗盡區(qū)在反向偏置下暴露于光線時，光電二極管開始倍增電荷載流子以啟動漂移電流。
光敏二極管四、電壓源和電阻
反向偏置下的光電二極管的電路圖與恒定電壓源和電阻一起表示。材料的功函數(shù)定義為激發(fā)并轉移鍵合電子從較低能量價帶到較高能量導帶所需的最小能量。入射光的功函數(shù)應高于材料的功函數(shù)。簡而言之，入射光子將能量傳遞給電子，從而在光電二極管中引發(fā)電流。閃爍晶體將光投射到光電二極管的結點上。頻率高于閾值頻率的入射光從材料表面撞擊出電子的現(xiàn)象稱為光電效應。被彈射出的電子稱為光電子。光電效應是光電二極管背后的主要工作原理。肖特基光電二極管：有時無法實現(xiàn)給定波長帶的 PIN 二極管。此外，此類二極管的性能不足以用作光探測器。在這些情況下，使用肖特基勢壘光電二極管。該圖描繪了肖特基光電二極管的結構。如圖所示，薄金屬層取代了二極管的 P 區(qū)或 N 區(qū)。因此它被稱為“金屬半導體二極管”。
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