日期：2024-06-19
光敏二極管是一種用于將光轉換為電能的半導體。光敏二極管又稱為光電探測器、光傳感器或光探測器，它們能夠發揮這一功能得益于其特殊的設計和結構。光敏二極管最基本、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 型層有大量空穴，而 n 型層則充滿電子。雖然光電二極管有多種類型，但這是器件設計中一致的元素，通常稱為耗盡層。當設備未檢測到光時，設備內產生的電流非常小(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提高而減少。當設備檢測到光能時(通常高于稱為帶隙的某個設定水平)，這會導致產生新的空穴和電子，從而在 pn 結中產生電流。在反向偏置的光敏二極管中，空穴向陽極移動，電子向陰極移動，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。
光敏二極管一、光電導模式
根據光電二極管的具體要求或設計，該設備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，當光線照射到設備上時，電子會從陰極空穴移動到陽極，從而在耗盡區產生電流光電導模式是將反向偏置電源施加到器件上，增加光電二極管的耗盡區、暗電流和響應速度，同時降低其結電容
光敏二極管二、用途
光敏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，光敏二極管器件還可以應用于其他特定用途，包括：火災和煙霧探測，醫療設備，包括分析樣本和監測血氣的設備精確的光測量設備，光通信：相機控制，例如快門和閃光燈。
光敏二極管三、為何反向偏置
光敏二極管：光敏二極管電路和設備可在正向偏置和反向偏置下工作。當施加電壓時，正極連接到 p 型，負極連接到 n 型，就會發生正向偏置。在光電導模式下，光電二極管以相反方向的反向偏置運行。當將外部電源連接到光電二極管裝置時，就會發生反向偏置，其中負極在 p 型層，正極在 n 型層。在反向偏置模式下，當電源打開并且光電二極管檢測到光時，n 型層的電子被拉向正極，而 p 型層的空穴被拉向負極。這會導致耗盡層增加，從而降低結電容，但可以吸收更多光子。正向偏置允許更多的電子和空穴流過 pn 結，而反向偏置則增加耗盡區的寬度，使光電二極管對光更敏感。這意味著正向偏置模式對光的敏感度低于反向偏置模式。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。
光敏二極管四、光檢測和測量
反向偏置光電二極管特別適用于光檢測和測量，因為它們產生的光電流與入射光的強度成正比。在高速和高靈敏度至關重要的情況下使用時，如光伏電池和光傳感器，它最有好處。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，提供的電壓使電流能夠自由流過二極管。在后者中，提供的電壓會限制電流的流動。例如，光伏電池可以使用反向偏置功能，使電壓和電流與光照量成正比增加或減少。如果在這種情況下使用正向偏置功能，光照后的增加將呈指數增長，這意味著對電流和電壓的控制較少。
光敏二極管五、特定應用
雖然所有類型的光電二極管的基本設計都是相同的，但有些特定設備的結構使其適合特定的應用。雪崩光電二極管正如這種光電二極管類型的名稱所示，這些器件的結構旨在產生大量電荷載流子。它通過將大電源通過反向偏置引導到這些器件中來實現這一點。因此，這些光電二極管的響應水平高于其他器件。這也意味著使用這些設備存在一些缺點，例如響度、對溫度的敏感性以及工作帶寬的降低。即便如此，雪崩光電二極管仍在光鏈路系統中使用。PN 光電二極管PN 光電二極管是該器件的最基本形式。因此，它們可作為標準光電二極管工作，并且僅在暴露于光線下時才會產生電流，無需施加電壓。然而，盡管它們是第一種被制造出來的器件，但它們的性能相對較低，這意味著它們現在并不常用。PIN 光電二極管
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