日期：2023-08-15
光電二極管是用于將光轉換為電能的半導體。也稱為光電探測器、光傳感器或光探測器，它們由于其特定的設計和結構而能夠執行此功能。光電二極管最基本、最重要的部分之一是 pn 結。這是兩層半導體材料之間的空間，p 型層具有大量空穴，而 n 型層充滿電子。盡管光電二極管有多種類型，但這是器件設計的一致元素，通常稱為耗盡層。當設備沒有檢測到光時，設備內產生的電流非常少(通常接近于零)。這被稱為光電二極管的“暗電流”，并且會隨著設備靈敏度的增加而減少。當設備檢測到光能(通常高于稱為帶隙的特定設定水平)時，會產生新的空穴和電子，從而在 pn 結中產生電流。
光敏二極管一、反向偏置電源
光電導模式是指向器件施加反向偏置電源，增加光電二極管的耗盡面積、暗電流和響應速度，同時減小其結電容設計和結構是光電二極管與光電晶體管之間的主要區別。具體來說，這兩種設備之間的主要區別是：光電晶體管具有三層材料而不是兩層，形成兩個 pn 結，光電二極管只有兩個端子，而光電晶體管最多可以有三個，光電晶體管只能在正向偏壓模式下使用，而光電二極管可以在反向偏壓下工作，光電晶體管必須連接到電源才能工作，而光電二極管則不需要，光電二極管產生電流和電壓，而光電晶體管僅產生電流，這意味著光電晶體管不是將光轉化為電，而是用作光傳感器，使其適合煙霧探測器或遙控器等應用。
光敏二極管二、有什么用途?
光電二極管的主要應用是能源生產系統中的太陽能電池和檢測光源的亮度。然而，光電二極管器件還有其他特定用途，包括：火災和煙霧探測器、醫療設備，包括分析樣本和監測血氣的設備，精確的光測量裝置。在反向偏置的光電二極管中，空穴向陽極移動，電子向陰極移動，從而在耗盡區產生電流。隨著光亮度的增加，設備中的電流也會增加。根據光電二極管的具體要求或設計，該器件將以光伏或光電導模式運行：光伏模式是指沒有外部電壓施加到設備上，這意味著它沒有偏置。因此，當光照射到器件上時，電子向陰極空穴移動到陽極，在耗盡區產生電流。
光敏二極管三、光通信
相機控制，例如快門和閃光燈，為什么光電二極管有反向偏置?光電二極管電路和器件在正向和反向偏置下工作。當施加電壓使得正極端子連接到p型并且負極端子連接到n型時，發生正向偏壓。在光電導模式下，光電二極管以相反方向的反向偏壓工作。當將外部電源連接到光電二極管器件時，會出現反向偏壓，其中負極端子位于 p 型層上，正極端子位于 n 型層上。在反向偏壓模式下，當電源打開并且光電二極管檢測到光時，來自 n 型層的電子被拉向正極端子，而空穴從 p 型層被拉向負極端子。這會導致耗盡層增加，降低結電容，但能夠吸收更多光子。
光敏二極管四、光傳感器
正向偏壓允許更多的電子和空穴流過pn結，而反向偏壓則增加耗盡區的寬度，使光電二極管對光更加敏感。這意味著正向偏壓模式對光的敏感度低于反向偏壓模式。因此，正向偏置模式通常用于需要快速響應時間的應用中。例如，發光二極管 (LED) 和光學傳感器。反向偏置光電二極管對于光檢測和測量特別有用，因為它們產生與入射光強度成正比的光電流。當用于高速和高靈敏度至關重要的情況(例如光伏電池和光傳感器)時，它是最有益的。簡而言之，正向偏置和反向偏置之間的主要區別在于，在前者中，所提供的電壓使電流能夠自由流過二極管。在后者中，所提供的電壓限制電流。例如，可以在光伏電池中使用反向偏壓功能，使得電壓和電流能夠與曝光量成正比地增加或減少。如果在這種情況下使用正向偏置函數，則曝光后的增加將呈指數級增長，這意味著對電流和電壓的控制較少。
光敏二極管五、PIN光電二極管
除了標準 p 型和 n 型層之外，PIN 光電二極管在結構中間還有一個本征半導體層。這使得這些器件中的耗盡層比其他光電二極管更寬。這有助于捕獲更多光子能量并將其轉換為耗盡層中的電子空穴對。這意味著與其他器件相比，PIN 光電二極管具有顯著的帶寬和快速的響應速度。因此，它們通常用于光纖網絡系統、X 射線和伽馬射線檢測以及光電探測器。肖特基光電二極管。
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