第五章光伏探测器第27页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（2）光谱特性第28页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（3）温度特性第29页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（4）频率特性第30页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器3.光电池的应用①作为光电探测器件②将太阳能转变为电能第31页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器二、光电二极管1.p-n结光电二极管（1）硅光电二极管的结构及工作原理第32页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器第33页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器第34页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（2）伏安特性第35页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器第36页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器2.PIN光电二极管第37页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器第38页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器3.雪崩光电二极管（APD）（1）工作原理——雪崩效应第39页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（2）雪崩光电二极管的结构第40页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器第41页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器（3）雪崩光电二极管的特性参数①倍增系数（雪崩增益）M实验发现，在外加电压V略低于击穿电压时，也会发生雪崩倍增效应，只是倍增系数稍小第42页，共52页，星期日，2025年，2月5日第1页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器光电导探测器：主要依赖非平衡载流子中多子的产生与复合运动，弛豫时间较大。响应速度慢，频率响应性能较差。4.主要用途：光度测量、光开关、报警系统、图像识别、自动控制等n个方向。§5-1光生伏特响应与光伏探测器的工作原理定义：光生伏特效应：光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。第2页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器情况1：不均匀半导体PN结：同质掺杂异质结：不同质的半导体肖特基势垒：金属和半导体内在电场：光→半导体→电子空穴对运动→积聚→电位差情况2：均匀半导体体积光生伏特效应，没有内电场。光→半导体的一部分→电子空穴对→浓度不同→扩散→扩散速度不同→电荷分开→光生电伏（丹信效应）电子空穴对两种电荷分开→（光磁电效应）丹信效应体积光生伏特效应光磁电效应第3页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器一、由势垒效应产生的光生伏特效应图5-1(a)势垒形成图(b)能级图当光照时，在p，n和势垒区产生光生载流子。P中电子，N中空穴，只要扩散长度大于到阻挡层距离，成为少子在电场中加速到对方→降低了阻挡层的势垒→有外电路→电流流过。第4页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器公式推导：经5.1-1-5:pn结反向饱和电流（pn结的伏安特性）:光生电流：和入射单色辐射的功率P有关系:(由量子效率的定义）pn结伏安特性在V=0处的动态电阻：电压响应率:第5页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器二、由光生载流子浓度梯度引起的光生伏特效应对于均匀的半导体：光→半导体:表面:浓度高体内:浓度低载流子沿光照方向体内扩散：一般：电流方向和光照方向相反→形成光生电场→少子的漂移运动总电流密度：第6页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器平衡时：此时5.1-14式=0于是：积分：结论：和成正比，只有时才可以产生光生伏特效应。②小信号时：大信号时：③均匀半导体放于磁场中，将会产生空穴和电子分离，引起光磁电效应。由此产生的光生载流子短路电流：第7页，共52页，星期日，2025年，2月5日第五章光伏探测器图