光敏二極管是一種將光轉換為電流的半導體 p - n結器件。當光子被光敏二極管吸收時會產生電流。光敏二極管可能包含濾光片、內置透鏡，并且可能具有大或小表面積。隨著表面積的增加，光敏二極管的響應時間通常會變慢。用于產生電力太陽能的常見傳統太陽能電池是大面積光敏二極管。

光敏二極管一、半導體二極管

光敏二極管類似于常規半導體二極管，不同之處在于它們可以暴露在外(用于檢測真空紫外線或X 射線)或封裝有窗口或光纖連接，以允許光線到達設備的敏感部分。許多專門設計用作光敏二極管的二極管使用PIN 結而不是p-n 結，以提高響應速度。光敏二極管設計為在反向偏置下工作。

光敏二極管二、工作原理

光敏二極管是PIN 結構或p-n 結。當一個足夠能量的光子撞擊二極管時，它會產生一個電子-空穴對。這種機制也稱為內光電效應。如果吸收發生在結的耗盡區，或距離它一個擴散長度的地方，這些載流子會被耗盡區的內置電場從結掃出。因此空穴向陽極移動，電子向陰極移動，產生光電流。被生產。通過光敏二極管的總電流是暗電流(在沒有光的情況下產生的電流)和光電流的總和，因此必須最小化暗電流以最大限度地提高器件的靈敏度。首先，對于給定的光譜分布，光電流與輻照度成線性比例。

光敏二極管三、光電導模式

在光電導模式中，二極管是反向偏置的，也就是說，陰極相對于陽極被驅動為正。這減少了響應時間，因為額外的反向偏壓增加了耗盡層的寬度，從而降低了結的電容并增加了電場區域，這將導致電子被快速收集。反向偏壓也會產生暗電流，而光電流沒有太大變化。雖然這種模式速度更快，但由于暗電流或雪崩效應，光電導模式會表現出更多的電子噪聲。良好 PIN 二極管的漏電流非常低 (<1 nA)，以至于典型電路中負載電阻 的約翰遜-奈奎斯特噪聲通常占主導地位。

光敏二極管四、光伏模式

在光伏模式(零偏壓)下，光電流通過與陰極的短路從陽極流出。如果電路開路或有負載阻抗，限制了器件的光電流，則電壓會在正向偏置二極管的方向上建立，即陽極相對于陰極為正。如果電路短路或阻抗低，正向電流將消耗全部或部分光電流。這種模式利用了光伏效應，這是太陽能電池的基礎——傳統的太陽能電池只是一個大面積的光敏二極管。為獲得最佳功率輸出，光伏電池將在與光電流相比僅產生小的正向電流的電壓下運行。

光敏二極管五、相關設備

雪崩光敏二極管是具有優化結構的光敏二極管，可在高反向偏壓下工作，接近反向擊穿電壓。這允許每個光生載流子乘以雪崩擊穿，從而在光敏二極管內產生內部增益，從而提高器件的有效響應度。

光敏二極管六、光電晶體管

光電晶體管是一種光敏晶體管。一種常見的光電晶體管，雙極型光電晶體管，本質上是一個封裝在透明外殼中的雙極型晶體管，因此光可以到達基極-集電極結。它是1948 年由貝爾實驗室的John N. Shive博士(以他的造波機而聞名)發明的: 205?，但直到 1950 年才公布。由基體中的光子產生的電子——集電極結被注入基極，這個光敏二極管電流被晶體管的電流增益 β(或 h fe)。如果使用基極和集電極引線并且發射極不連接，則光電晶體管變成光敏二極管。

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