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，光將電子激發到更高的狀態，電子向陰極端子移動，空穴向陽極端子移動。少數載流子流動在兩個端子之間產生電位差。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。這種現象是因為少數電荷載流子(即來自 N 區的空穴和來自 P 區的電子)移動并產生微小的反向電流。這種電流稱為暗電流。當向設備施加反向電壓時，來自 P 區的電子會受到來自電池負極的排斥力。同樣，來自 N 區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 結處會產生耗盡區。空穴和電子的復合會在結處產生一層中性原子層，這會限制任何電流的進一步流動。現在 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 區域的電子被吸引到電池的正電位。同樣，P 區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。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。耗盡區的寬度變寬，從而阻止電流流動。然而，熱產生的少數載流子會導致光電二極管中產生少量漏電流。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。材料的功函數定義為激發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。入射光的功函數應高于材料的功函數。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 區或 N 區。因此它被稱為“金屬半導體二極管”。
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