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[光敏二极管]光敏二极管工作方式及特性讲解

日期:2022-01-05

  光敏二极管是常用的光电探测器,已在很大程度上取代了以前使用的真空光电管。它们是包含 p-n 结的半导体器件,并且通常在 n 层和 p 层之间有一个本征(未掺杂)层。具有本征层的器件称为p–i–n或PIN 光电二极管。在耗尽区或本征区吸收的光产生电子 - 空穴对,其中大部分有助于光电流。在很宽的光功率范围内,光电流可以非常精确地与吸收(或入射)光强度成正比。


草帽灯.jpg


光敏二极管一、高响应性

对于光敏二极管的高响应性,应该具有对感兴趣的光波长具有强吸收的材料。当使用较厚的层来获得有效吸收时,可能会损失大量产生的载流子,因此仍然不能显着提高响应度。一些光敏二极管以一维或二维类型的光电二极管阵列的形式提供。二维探测器阵列,例如用作图像传感器,可以用光电二极管或其他类型的光电探测器来实现。为了显着提高响应度,可以使用雪崩光电二极管(见下文)或光电晶体管;它们基于完全不同的操作原理。


光敏二极管二、工作模式

光敏二极管可以在两种截然不同的模式下工作:光伏模式:像太阳能电池一样,发光的光电二极管会产生可以测量的电压。然而,该电压对光功率的依赖性是非线性的,并且动态范围相当小。此外,未达到最大速度。


光敏二极管三、光电导模式

此处,向二极管施加反向电压(即在没有入射光的情况下二极管不导通的方向上的电压)并测量产生的光电流。对于这种反向偏置模式,最简单的解决方案是基于电压源和负载电阻器,如图 3 所示。光电流对光功率的依赖性在光功率的六个或更多数量级上可能非常线性,例如,对于具有几毫米2有源面积的硅 p-i-n 光电二极管,在几纳瓦到几十毫瓦的范围内. 反向电压的大小对光电流几乎没有影响,而对(通常很小的)暗电流(在没有光的情况下获得)有一些影响。较高的反向电压往往会使响应更快,但也会增加器件的热量,这对于高光电流来说可能是一个问题。


φ5无边对管.jpg


光敏二极管四、关键特性

光敏二极管最重要的特性是:响应性,即,每单位的光电流的光功率-相关的量子效率,依赖于波长活性区,即光敏区击穿电压,设置可用偏置电压的限制允许的最大光电流(通常受饱和限制,对于高偏置电压可能更低)


光敏二极管五、额外电压降

暗电流(在光电导模式下,取决于偏置电压,对于检测低光照水平很重要),速度,即带宽(见下文),与上升和下降时间有关,通常受电容影响可能感兴趣的其他数量:当施加偏置电压时,通常相当高的分流电阻会产生很小的电流。它还会产生一些热噪声电流,这在某些情况下会限制灵敏度。通常较小的串联电阻会导致与光电流成正比的额外电压降,并且也会在一定程度上导致检测噪声。


开关二极管.jpg


  以上就是关于光敏二极管工作方式及特性讲解的分享,相信大家在看了以上的总结之后,也已经对这方面的知识有了一定的了解,想要了解更多关于光敏二极管或者红外的知识资讯,可以前往客服进行咨询。


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