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光电转换模块

3.2.1光伏探测器的分类

（1）光电池

光电池是一种无需外加偏压就能将光能转换成电能的光伏探测器。光电池可以

分为两大类：太阳能光电池和测量光电池。太阳能光电池主要用作电源，对它的要

求是转换效率高、成本低，由于它具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、寿

命长、在空间能直接利用太阳能转换电能的特点，因而不仅仅成为航天工业上的重

要电源，还被广泛地应用于供电困难的场所和人们日常生活中。测量光电池的主要

应用时作为光电探测用，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号，对它的要

求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好、寿命长，被广泛应用在光

度、色度、光学精密计量和测验试中。

光电池是用单晶硅组成的，在一块型硅片上扩散型杂质，形成一个扩散pn结；

+

或在型硅片扩散型杂质，形成np结，在焊上两个电极。端为光电池正极，端为负

+

极，一般在地面上应用作光电探测器的多为型。型硅光电池具有较强的抗

pnnp

++

辐射能力，适合空间应用，作为航天的太阳能电池。

（2）光电二极管

随着光电子技术的发展，光信号在探测灵敏度、光谱响应范围及频率特性等方

面要求越来越高。光电二极管的工作原理同光电池一样，都是基于P-N结的光伏

效应工作的。但是，它与光电池相比有所不同：掺杂浓度较低，电阻率较高，结

区面积小，通常多工作于反偏置状态。因此，光电二极管的内建电场很强，结区

较厚，结电容小，因而频率特性比光电池好，但其光电流比光电池肖达多，一般

多为微安级。硅光二极管基本结构如下图所示：

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—环极

siofli

2

N-Si

图3-5硅光二极管的结构

硅光二极管是一个大面积的光电二极管，它被设计用于把射到它表面的光转化

为电能，因此，可用在光电探测器和光通信等领域。特点：当它照射光时会流过大

致与光量成正比的光电流.用途：1.作传感器用时,可广泛用于光量测定和视觉信息,

位置信息的测定等.2.作通信用时,广泛用于红外线遥控之类的光空间通信,光纤通信

等.3.紫蓝硅光电池是用于各种光学仪器，如分光光度计、比色度计、白度计、亮度

计、色度计、光功率计、火焰检测器、色彩放大机等的半导体光接收器；紫蓝硅光

电池具有光电倍增管，光电管无法比拟的宽光谱响应，它特别适用于工作在-光谱

范围的各种光学仪器对紫蓝光有较高的灵敏度、

器件体积小、性能稳定可靠，电路设计简单灵活，是光电管的更新换代产品。目前

也有可以使用到190-1100nm的产品,但紫外能量弱一些,光谱带宽不能太小,已

经有很多厂家在紫外可见分光光度计上用了。

（3）其它光电二极管

A、PIN光电二极管

在-结之间加一本征层（层）这种器件称为光电二极管，又称耗尽层型光电二

极管。只要适当控制本征层厚度，使它近似等于反偏压下耗尽层宽度，就可以使相

应波长范围和频率相应得到改善。硅光电二极管使常用的耗尽层光伏探测器。它是