光敏二極管反向電流隨光強而增加原理

来源:本站原创  作者:佚名  日期:2023年02月22日

 光敏二極管反電流會隨著光強的增加而增加。光敏二極管在有光時,帶能量的光子進入PN結,將能量傳遞給共價鍵上的電子。

一些電子脫離共價鍵,產生電子-空穴對,也稱為光生載流子。光生載流子的數量是有限的,光前的多數載流子數量遠大於光生載流子的數量。因此,光生載流子對載流子數量的影響很小,但少數載流子的數量影響很大。這就是光電二極管在反向電壓而不是正向電壓下工作的原因。因此,在反向電壓下,由光生載流子增加的少數載流子參與漂移運動。在 P 區,光生電子擴散到 PN 結。如果 P 區厚度小於電子擴散長度,則大部分光生電子將通過 P 區到達 PN 結。N區也是如此。

一、光電流

光敏二極管工作在反向狀態,其反向電流隨著光強的增加而增加。無光時,反向電流很小(一般小於0.1μa ),稱為暗電流。而此時的反向電阻為幾十mΩ 。有光時會形成反向電流,稱為光電流。此時,光電二極管的反向電阻下降到幾kΩ。

暗電流:在光電導模式下,當沒有光時,通過光電二極管的電流為暗電流。光電二極管中的暗電流包括半導體結的輻射電流和飽和電流。必須提前測量。特別是在精密光功率測量中,必須仔細考慮和糾正暗電流引起的誤差。

二、響應時間

響應速率是光導模式下的光電流與應急燈的比值,單位為 A/W。響應特性也可以表示為光電二極管的量子效率,即光產生的載流子數與應急光光子數之比。噪聲等效功率(NEP),噪聲等效功率是指產生光電流所需的最小光功率,它等於 1 Hz 時噪聲功率的 RMS。它大約等於光電二極管的最小可檢測輸入功率。VI 光電二極管應用具體的光電二極管應用是:光電管,光電管本質上是一個大面積的PN結。當光線照射到一個 PN 結表面,如 P 區表面時,如果光子能量大於半導體材料的禁帶帶寬,則 P 區中的每個光子都會產生一個自由電子-空穴對。

三、電動勢

空穴對迅速向內擴散,並在結電場下形成與光強相關的電動勢。這時候,如果我們把它作為電源,連接到外部電路,只要有光,它就會持續供電,這就是光電池。換句話說,光電池是一種沒有偏置電壓的PN結光電器件。它可以直接將光能轉化為電能。根據光電池的用途,可分為太陽能光電池和測量光電池。光電二極管和光電池的區別光電池:用於能量轉換。優點:提高轉化率。光電二極管:用於檢測。優點:靈敏度高、響應快、量子效率高。

三、太陽能電池

太陽能電池是一種半導體器件。當陽光照射到半導體上時,一部分被反射,其余部分被吸收或穿透半導體。

一些吸收的光變成熱,而其他光子與構成半導體的價電子碰撞,從而產生電子-空穴對。這樣,光能就轉化為電能。因此,在太陽光照射後,太陽能電池的兩端會產生直流電壓,從而將太陽光能量直接轉化為直流電流。如果我們將金屬引線焊接到 P 層和 N 層,並連接負載,電流將流過外部電路。這樣,如果我們把光電管串並聯起來,就可以產生一定的電壓和電流,從而輸出功率。

四、光伏發電照明系統

光伏發電系統是利用太陽能電池將太陽能轉化為電能的發電系統。它利用光伏效應。主要部件是太陽能電池、蓄電池、控製器和逆變器。可靠性高、使用壽命長、無汙染、獨立發電、光電二極管並網運行。由於光電二極管光伏模式受光線、溫度等外界環境因素影響較大,工作點變化較快。有獨立發電系統和並網發電系統。獨立光伏發電系統:獨立光伏發電系統是一種不接入電網的發電方式。它需要電池來為夜間儲存能量。

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