《電子技術(shù)應(yīng)用》
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光敏晶體管工作原理

2016-08-17
來源:電子技術(shù)應(yīng)用
關(guān)鍵詞: ADI FPGA DSP

  光敏二極管和光敏三極管是光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件,,與光敏電阻器相比具有靈敏度高,、高頻性能好,可靠性好,、體積小,、使用方便等優(yōu)。

  一,、光敏二極管

  1.結(jié)構(gòu)特點與符號

  光敏二極管和普通二極管相比雖然都屬于單向?qū)щ姷姆蔷€性半導(dǎo)體器件,,但在結(jié)構(gòu)上有其特殊的地方。

  光敏二極管在電路中的符號如圖Z0129 所示,。光敏二極管使用時要反向接入電路中,,即正極接電源負極,負極接電源正極,。

  2.光電轉(zhuǎn)換原理

  根據(jù)PN結(jié)反向特性可知,,在一定反向電壓范圍內(nèi),,反向電流很小且處于飽和狀態(tài)。此時,,如果無光照射PN結(jié),,則因本征激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量有限,反向飽和電流保持不變,,在光敏二極管中稱為暗電流,。當(dāng)有光照射PN結(jié)時,結(jié)內(nèi)將產(chǎn)生附加的大量電子空穴對(稱之為光生載流子),,使流過PN結(jié)的電流隨著光照強度的增加而劇增,,此時的反向電流稱為光電流。不同波長的光(蘭光,、紅光,、紅外光)在光敏二極管的不同區(qū)域被吸收形成光電流。被表面P型擴散層所吸收的主要是波長較短的蘭光,,在這一區(qū)域,,因光照產(chǎn)生的光生載流子(電子),一旦漂移到耗盡層界面,,就會在結(jié)電場作用下,,被拉向N區(qū),形成部分光電流,;彼長較長的紅光,,將透過P型層在耗盡層激發(fā)出電子一空穴對,這些新生的電子和空穴載流子也會在結(jié)電場作用下,,分別到達N區(qū)和P區(qū),,形成光電流。波長更長的紅外光,,將透過P型層和耗盡層,,直接被N區(qū)吸收。在N區(qū)內(nèi)因光照產(chǎn)生的光生載流子(空穴)一旦漂移到耗盡區(qū)界面,,就會在結(jié)電場作用下被拉向P區(qū),,形成光電流。因此,,光照射時,,流過PN結(jié)的光電流應(yīng)是三部分光電流之和。

  二,、光敏三極管工作原理

  光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似,。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結(jié)作為感光面,一般用集電結(jié)作為受光結(jié),,因此,,光敏二極管實質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通二極管,。其結(jié)構(gòu) 及符號如圖Z0130所示。

  三,、光敏二極管的兩種工作狀態(tài)

  光敏二極管又稱光電二極管,,它是一種光電轉(zhuǎn)換器件,其基本原理是光照到P-N結(jié)上時,,吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。它具有兩種工作狀態(tài):

  (1)當(dāng)光敏二極管加上反向電壓時,,管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變,,光照強度越大,反向電流越大,,大多數(shù)都工作在這種狀態(tài),。

  (2)光敏二極管上不加電壓,,利用P-N結(jié)在受光照時產(chǎn)生正向電壓的原理,,把它用作微型光電池,。這種工作狀態(tài),,一般作光電檢測器。

  光敏二極管分有P-N結(jié)型,、PIN結(jié)型,、雪崩型和肖特基結(jié)型,其中用得最多的是P-N結(jié)型,,價格便宜,。


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