光电池的特性1、伏安特性无光照时，光电池伏安特性曲线与普通半导体二极管相同。有光照时，沿电流轴方向平移，平移幅度与光照度成正比。曲线与电压轴交点称为开路电压VOC，与电流轴交点称为短路电流ISC。第59页，共95页，星期日，2025年，2月5日光电池伏安特性曲线第60页，共95页，星期日，2025年，2月5日反向电流随光照度的增加而上升IU照度增加第61页，共95页，星期日，2025年，2月5日2、时间和频率响应硅光电池频率特性好硒光电池频率特性差硅光电池是目前使用最广泛的光电池第62页，共95页，星期日，2025年，2月5日要得到短的响应时间，必须选用小的负载电阻RL；光电池面积越大则响应时间越大，因为光电池面积越大则结电容Cj越大，在给定负载时，时间常数就越大，故要求短的响应时间，必须选用小面积光电池。第63页，共95页，星期日，2025年，2月5日开路电压下降大约2?3mV/度短路电流上升大约10-5?10-3mA/度3、温度特性随着温度的上升，硅光电池的光谱响应向长波方向移动，开路电压下降，短路电流上升。光电池做探测器件时，测量仪器应考虑温度的漂移，要进行补偿。第64页，共95页，星期日，2025年，2月5日4、光谱响应度硅光电池响应波长0.4-1.1微米，峰值波长0.8-0.9微米。硒光电池响应波长0.34-0.75微米，峰值波长0.54微米。第65页，共95页，星期日，2025年，2月5日5、光电池的光照特性连接方式：开路电压输出---(a)短路电流输出---(b)光电池在不同的光强照射下可产生不同的光电流和光生电动势。短路电流在很大范围内与光强成线性关系。开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在2000lx时趋于饱和。第66页，共95页，星期日，2025年，2月5日光照特性---开路电压输出：非线性(电压---光强)，灵敏度高短路电流输出：线性好(电流---光强)，灵敏度低开关测量（开路电压输出），线性检测（短路电流输出）第67页，共95页，星期日，2025年，2月5日四、线性度线性度是描述光电探测器输出信号与输入信号保持线性关系的程度。在某一范围内探测器的响应度是常数，称这个范围为线性区。非线性误差： δ＝Δmax/(I2–I1)Δmax：实际响应曲线与拟合曲线之间的最大偏差；I2和I1：分别为线性区中最小和最大响应值。第27页，共95页，星期日，2025年，2月5日五、工作温度工作温度就是指光电探测器最佳工作状态时的温度。光电探测器在不同温度下，性能有变化。 例如，半导体光电器件的长波限和峰值波长会随温度而变化；热电器件的响应度和热噪声会随温度而变化。第28页，共95页，星期日，2025年，2月5日3.3 半导体光电器件光敏电阻光电池光电二极管光电三极管第29页，共95页，星期日，2025年，2月5日一、光敏电阻光敏电阻是光电导型器件。光敏电阻材料：主要是硅、锗和化合物半导体，例如：硫化镉（CdS），锑化铟（InSb）等。特点：光谱响应范围宽（特别是对于红光和红外辐射）；偏置电压低，工作电流大；动态范围宽，既可测强光，也可测弱光；光电导增益大，灵敏度高；无极性，使用方便；在强光照射下，光电线性度较差光电驰豫时间较长，频率特性较差。第30页，共95页，星期日，2025年，2月5日光敏电阻(LDR)和它的符号：符号第31页，共95页，星期日，2025年，2月5日1.光敏电阻的工作原理光敏电阻结构：在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。（如图）工作机理：当入射光子使半导体中的电子由价带跃迁到导带时，导带中的电子和价带中的空穴均参与导电，其阻值急剧减小，电导增加。第32页，共95页，星期日，2025年，2月5日入射光返回第33页，共95页，星期日，2025年，2月5日本征型和杂质型光敏电阻本征型光敏电阻：当入射光子的能量等于或大于半导体材料的禁带宽度Eg时，激发一个电子－空穴对，在外电场的作用下，形成光电流。杂质型光敏电阻：对于Ｎ型半导体，当入射光子的能量等于或大于杂质电离能ΔＥ时，将施主能级上的电子激发到导带而成为导电电子，在