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[光敏二極管]光敏二極管工作方式及特性講解

日期:2022-01-05

  光敏二極管是常用的光電探測器,已在很大程度上取代了以前使用的真空光電管。它們是包含 p-n 結的半導體器件,并且通常在 n 層和 p 層之間有一個本征(未摻雜)層。具有本征層的器件稱為p–i–n或PIN 光電二極管。在耗盡區或本征區吸收的光產生電子 - 空穴對,其中大部分有助于光電流。在很寬的光功率范圍內,光電流可以非常精確地與吸收(或入射)光強度成正比。


草帽燈.jpg


光敏二極管一、高響應性

對于光敏二極管的高響應性,應該具有對感興趣的光波長具有強吸收的材料。當使用較厚的層來獲得有效吸收時,可能會損失大量產生的載流子,因此仍然不能顯著提高響應度。一些光敏二極管以一維或二維類型的光電二極管陣列的形式提供。二維探測器陣列,例如用作圖像傳感器,可以用光電二極管或其他類型的光電探測器來實現。為了顯著提高響應度,可以使用雪崩光電二極管(見下文)或光電晶體管;它們基于完全不同的操作原理。


光敏二極管二、工作模式

光敏二極管可以在兩種截然不同的模式下工作:光伏模式:像太陽能電池一樣,發光的光電二極管會產生可以測量的電壓。然而,該電壓對光功率的依賴性是非線性的,并且動態范圍相當小。此外,未達到最大速度。


光敏二極管三、光電導模式

此處,向二極管施加反向電壓(即在沒有入射光的情況下二極管不導通的方向上的電壓)并測量產生的光電流。對于這種反向偏置模式,最簡單的解決方案是基于電壓源和負載電阻器,如圖 3 所示。光電流對光功率的依賴性在光功率的六個或更多數量級上可能非常線性,例如,對于具有幾毫米2有源面積的硅 p-i-n 光電二極管,在幾納瓦到幾十毫瓦的范圍內. 反向電壓的大小對光電流幾乎沒有影響,而對(通常很小的)暗電流(在沒有光的情況下獲得)有一些影響。較高的反向電壓往往會使響應更快,但也會增加器件的熱量,這對于高光電流來說可能是一個問題。


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光敏二極管四、關鍵特性

光敏二極管最重要的特性是:響應性,即,每單位的光電流的光功率-相關的量子效率,依賴于波長活性區,即光敏區擊穿電壓,設置可用偏置電壓的限制允許的最大光電流(通常受飽和限制,對于高偏置電壓可能更低)


光敏二極管五、額外電壓降

暗電流(在光電導模式下,取決于偏置電壓,對于檢測低光照水平很重要),速度,即帶寬(見下文),與上升和下降時間有關,通常受電容影響可能感興趣的其他數量:當施加偏置電壓時,通常相當高的分流電阻會產生很小的電流。它還會產生一些熱噪聲電流,這在某些情況下會限制靈敏度。通常較小的串聯電阻會導致與光電流成正比的額外電壓降,并且也會在一定程度上導致檢測噪聲。


開關二極管.jpg


  以上就是關于光敏二極管工作方式及特性講解的分享,相信大家在看了以上的總結之后,也已經對這方面的知識有了一定的了解,想要了解更多關于光敏二極管或者紅外的知識資訊,可以前往客服進行咨詢。


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