光电子器件介绍.ppt

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光敏二极管符号      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。   光敏二极管接法  硅光电二极管符号和接法 国产硅光电二极管按衬底材料的不同分为: 2CU系列以N-Si为衬底; 2DU系列以P-Si为衬底。 2CU系列光电二极管有两个引出线(前极、后极) 2DU系列光电二极管有三条引出线(前极、后极和环极) 2DU管加环极的目的是为了减少暗电流和噪声。 硅光电二极管结构示意图 2.与普通二极管相比 共同点:一个PN结,单向导电性 不同点: (1)受光面大,PN结面积更大,PN结深度较浅 (2)表面有防反射的SiO2保护层 (3)外加反偏置 3.与光电池相比 共同点:均为PN结,利用光伏效应,SiO2保护膜 不同点: (1)结面积比光电池的小,频率特性好; (2)光生电势与光电池相同,但电流比光电池小; (3)可在零偏压下工作,常在反偏置下工作。 光敏二极管阵列 光敏二极管外形 包含1024个单元件的线性光电二极管阵列,可用光谱检测。 在N+侧开窗,引出一个电极作“集电极c”,中间的P型层引出“基极b”,也可以不引出来,在N型硅片的衬底上引出一个 “发射极e”。 (二).硅光电三极管 硅光电三极管具有电流放大作用,它的集电极电流受基极的光强控制。 以3DU型为例讨论硅光电三极管的结构和工作原理 硅光电三极管的外型有光窗,管脚有三根引线或二根引线,管型分为PNP型和NPN型。 NPN型称3DU型,PNP型称3CU型。 1.硅光电三极管的结构和工作原理 以N型硅片作衬底,扩散硼而形成P型,再扩散磷而形成重掺杂N+层。 N P N+ 这就构成一个光电三极管 注:需保证发射结正偏, 集电结反偏。 UC Ip 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下,管内载流子的运动情况可用下图说明。 c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b ①.发射区向基区注入电子 ②.电子在基区中边扩散边复合 ③. 电子被集电区收集 I EP 根据电荷守衡有 ICN+IBN=IEN IEP IEN , 发射极电流IE≈IEN。 形成基区复合电流IBN ,为基极电流IB的主要部分 形成集电区收集电流ICN , 为集电极电流IC的主要部分。 IEN IBN I CN I CBO ④. 集电结少子漂移 集电结反偏,两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。 知识回顾:双极性晶体管--载流子的传输过程 通过对管内载流子传输的讨论可以看出,在晶体管中,窄的基区将发射结和集电结紧密地联系在一起。从而把正偏下发射结的正向电流几呼全部地传输到反偏的集电结回路中去。这是晶体管能实现放大功能的关键所在。 ④. 集电结少子漂移 集电结反偏,两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。 c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I BN I EN I CN I CBO   由以上分析可知,晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系: c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I EP IEN IBN I CN I CBO 知识回顾:双极性晶体管--电流分配关系   由以上分析可知,晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系: c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I BN I EN I CN I CBO 定义共发射极直 流电流放大系数为 知识回顾:双极性晶体管--电流分配关系 c I C e I E N P N R C U CC 15V b I EP IEN IBN I CN I CBO 光电三极管--电流分配关系 Ip 根据共发射极电流关系有: Ib=Ip Ie =(1+β) Ib Ic = Ie = (1+β) Ip = (1+β) E·SE 利用光刻技术,将一个圆形或方形的光敏面窗口分隔成几个有一定规律的的区域(但背面仍为整片),每一个区域相当于一个光电二极管。理想情况下,每个光电二极管应有完全相同的性能参数。实际上它们的转换效率往往不一致,使用时必须精心挑选。 象限探测器实质是一个面积很大的结型光电器件,很像一个光电池; 2.4象限探测器 光斑偏向P2区,则输出电压U0,其大小反映光斑偏离程

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