蓝色--第3章半导体光电检测器件及应用2.ppt

光电检测技术;小结;第三章 半导体光电检测器件及应用;3.1 光敏电阻;基本结构;3.1.1、光敏电阻的结构及工作原理;U;工作原理;光敏电阻的基本结构;工作性能特点：;光敏电阻的种类及应用;3.1.2、光敏电阻特性参数;2、伏安特性（输出特性）;3.1.2、光敏电阻特性参数;3.1.2、光敏电阻特性参数;3.1.2、光敏电阻特性参数; 亮态前历效应：光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。;3.1.2、光敏电阻特性参数;3.1.2、光敏电阻特性参数;3.1.2、光敏电阻特性参数;3.1.2、光敏电阻特性参数;1、常用光敏电阻;2、基本偏置电路;2、基本偏置电路;3.1.3、光敏电阻的应用电路;;3、照明灯的光电控制电路;3.1.4、光敏电阻使用的注意事项;怎样检测光敏电阻的好与坏;分类; 光电池是一种利用光生伏特效应制成的不需加偏压就能将光能转化成电能的光电器件。 ;3.2.2 硅光电池的特性参数;1、光照特性;1、Voc，Isc与E的关系：;2、Isc与E和RL的关系：;光电池光照特性特征： 1、Voc与光照E成对数关系；典型值在0.45-0.6V。作电 源时，转化效率10%左右。最大15.5-20%。 2、Isc与E成线性关系，常用于光电池检测， Isc典型值 35-45mA/cm2。 2、RL越小，线性度越好，线性范围越宽。 3、光照增强到一定程度，光电流开始饱和，与负载 电阻有关。负载电阻越大越容易饱和。;2、输出特性;3、光谱特性;4、温度特性;3.2.3 硅光电池的应用;光电池与外电路的连接方式;硅三极管放大光电流的电路;1．太阳电池电源 太阳电池电源系统主要由太阳电池方阵、蓄电池组、调节控制和阻塞二极管组成。如果还需要向交流负载供电，则加一个直流－交流变换器，太阳电池电源系统框图如图。;44;(a) 光电追踪电路;BG2;(c) 光电池触发电路;+12V;220V;光电二极管的分类： 按材料分，光电二极管有硅、砷化镓、锑化铟光电二极管等许多种。按结构分，有同质结与异质结之分。其中最典型的是同质结硅光电二极管。 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系列的光电二极管只有两条引线，而2DU系列光电二???管有三条引线。 ;3.3 光电二极管与光电三极管;3.3 光电二极管与光电三极管;光电二极管的基本结构;光电二极管的伏安特性;光电二极管的光谱特性;光电二极管的温度特性;光电二极管的典型应用电路;光电二极管的典型应用电路; PIN管是光电二极管中的一种。它的结构特点是，在P型半导体和N型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。这样，PN结的内电场就基本上全集中于本征层中，从而使PN结双电层的间距加宽，结电容变小。时间常数变小，频带变宽。;特点： 1、频带宽，可达10GHz。 2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向电压，线性输出范围宽。 3、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，且集中在本征层，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。 4、本征层电阻很大，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芯片上并封装成一个器件。 ; 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100～200V，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106，即产生所谓的雪崩。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。但由于APD的响应时间极短，灵敏度很高，它在光通信中应用前景广阔。 ;雪崩光电二极管(APD)原理图;3.3.2 光电三极管的基本结构;光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。 但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。 所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。;正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。 当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大