硅光电池(硅光二极管)的应用.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,4.6 光电池,几种国产硅光电池的特性,4.7 光电二极管,外形,（a）（b）,光电二极管的符号与光电特性的测量电路,（a）符号 （b）光电特性的测量电路,光电二极管的伏安特性,无光照,暗电流,国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为2CU和2DU两种系列。,2CU系列以N-Si为衬底，2DU系列以P-Si为衬底,2CU,系列光电二极管只有,两个引出线,，,而,2DU,系列光电二极管有,三条引出线,，除了前极、后极外，还设了一个环极。,硅光电二极管结构示意图,2DU管加环极的目的是为了减少暗电,流和噪声。,4.7.1 Si 光电二极管,为了减小暗电流，设置一个N,+,-Si的环把受光面（N,-,Si）包围起来，并从N,+,-Si环上引出一条引线（环极），使它接到比前极电位更高的电位上，为表面漏电子流提供一条不经过负载即可达到电源的通路。,这样，即可达到减小流过负载的暗电流、减小噪声的目的。,如果使用时环极悬空，除了暗电流、噪声大些外，其它性能均不受影响。,2CU管子，因为是以N-Si为衬底，虽然受光面的SiO,2,防反射膜中也含有少量的正离子，而它的静电感应不会使N-Si表面产生一个和P-Si导电类型相同的导电层，从而也就不可能出现表面漏电流，所以不需要加环极。,光电二极管的用法,：,光电二极管的用法只能有两种。,一种是不加外电压，直接与负载相接。,另一种是加反向电压，如图所示。,a)不加外电源 b)加反向外电源 c)2DU环极接法,实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。,几种国产2CU型硅光电二极管的特性,几种国产2DU型硅光电二极管的特性,由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。,所不足的是，I层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。,目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一硅片上并封装于一个管壳内的商品出售。,4.7.3 雪崩光电二极管,雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。,这种管子工作电压很高，约100200V，接近于反向击穿电压。结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此，这种管子有很高的内增益，可达到几百。,当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达10,6,，即产生所谓的自持雪崩。,这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前,响应速度最快,的一种光电二极管。,噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。,由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用。,3）,灵敏度,主要决定于器件，但也与使用条件和方法有关，例如光源和接收器在光谱特性上是否匹配；入射光的方向与器件光敏面法线是否一致等。,4）结型器件的,响应速度,都很快。它主要决定于负载电阻和结电容所构成的时间常数（RC）。负载电阻大，输出电压可以大，但会变大，响应变慢。相反，负载电阻小些，输出电压要减小，但会变小，响应速度变快。,5）,灵敏度与频带宽度,之积为一常数的结论，对结型光电器件也适用。,6）器件的,各种参量,差不多都,与温度有关,，但其中受温度影响最大的是暗电流。暗电流大的器件，容易受温度变化的影响，而使电路工作不稳定，同时噪声也大。,7）除了温度变化，电、磁场,干扰,可引起电路发生误动作外，背景光或光反馈也是引起电路误动作的重要因素，应设法消除。,4.7.4 光电三极管,几种国产3DU型光电三极管的特性,