129954378800625000第三章_光生伏特器件.pptVIP

作业题 习题3.8 光导工作模式和光伏工作模式的不同 （3）反向偏置电路的计算 例3-2 已知某光电三极管的伏安特性曲线如图所示。当入射光通量为正弦调制量φv,λ=55 +40sinωt lm时，今要得到5V的输出电压，试设计该光电三极管的变换电路，并画出输入输出的波形图，分析输入与输出信号间的相位关系。 解 :首先根据题目的要求，找到入射光通量的最大值与最小值 φmax=55+40=95 lm φmin=55－40=15 lm 在特性曲线中画出光通量的变化波形，补充必要的特性曲线。 （3）反向偏置电路的计算 例3-2 已知某光电三极管的伏安特性曲线如图所示。当入射光通量为正弦调制量φv,λ=55 +40sinωt lm时，今要得到5V的输出电压，试设计该光电三极管的变换电路，并画出输入输出的波形图，分析输入与输出信号间的相位关系。 由要得到5V的输出电压，则集电极电压变化峰峰值为 Uce≈14V A 拐点电压UA≈3V 输出电压的最大值为UD≈17V D B Q 负载线与横轴的交点为电源电压Ubb≈20V （3）反向偏置电路的计算 例3-2 已知某光电三极管的伏安特性曲线如图所示。当入射光通量为正弦调制量φv,λ=55 +40sinωt lm时，今要得到5V的输出电压，试设计该光电三极管的变换电路，并画出输入输出的波形图，分析输入与输出信号间的相位关系。 得到RL=5kΩ A 最后画出输入光信号与输出电压的波形图，从图中可以看出输出信号与输入信号为反向关系。 D B Q 负载线与纵轴的交点为 * 实际使用中可以根据光源性质来选择光电池，反之，也可根据现有的光电地来选择光源。 二、硅光电池 1、硅光电池的基本结构 硅光电池按衬底材料的不同可分为2DR型和2CR型。2DR型硅光电池是以p型硅为衬底(即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等)，然后在衬底上扩散磷而形成n型层并将其作为受光面。构成p-n结后，再经过各种工艺处理，分别在衬底和光敏面上制作输出电极，涂上二氧化硅做保护膜，即成光电池。 二、硅光电池 2、硅光电池的工作原理 硅光电池的工作原理是光照中p-n结开路状态时的物理过程，它的主要功能是在不加偏置电压情况下将光信号转换成电信号。 硅光电池的电流方程为 二、硅光电池 3、硅光电池的输出功率 负载获得的功率为 功率与负载电阻的阻值有关，当 （电路为短路）时，输出功率 ；当 （电路为开路）时， ，输出功率 ； 时，输出功率 。 当负载电阻为最佳负载电阻时，输出电压 此时，输出电流 得到硅光电池的最佳负载电阻为 负载电阻所获得的最大功率为 二、硅光电池 3、硅光电池的特性参数 （1）伏安特性 硅光电池的伏安特性，表示输出电流和电压随负载电阻变化的曲线。伏安特性曲线是在某一光照下，取不同的负载电阻所测得的输出电流和电压画成的曲线。 二、硅光电池 （1）伏安特性 3、硅光电池的特性参数 二、硅光电池 （2）光照特性 开路电压 当负载电阻断开（IL=0）时，p端对n端的电压称为开路电压，用UOC表示 一般情况， ，所以 UOC表示在一定温度下，开路电压与光电流的对数成正比，也可以说与照度或光通量的对数成正比。 二、硅光电池 （2）光照特性 短路电流 这时p-n结光电器件的短路电流 与照度或光通量成正比，从而得到最大线性区，这在线性测量中被广泛应用。 当负载电阻短路，光生电压接近于零，流过器件的电流叫短路电流，用ISC表示，其方向从p-n结内部看从n区指向p区 （2）光照特性 3、硅光电池的特性参数 L/klx ? L/klx ? 5 4 3 2 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 2 4 6 8 10 开路电压 Uoc /V 0.1 0.2 0.3 0.4 ? 0.5 0.3 0.1 0 1 2 3 4 5 Uoc/V Isc /mA Isc/mA (a) 硅光电池 (b)硒光电池 开路电压曲线：光生电动势与照度之间的特性曲线； 短路电流曲线：光电流与照度之间的特性曲线 开路电压 短路电流 短路电流 短路电流，指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的。光电池在不同照度下，其内阻也不同，因而应选取适当的外接负载近似地满足“短路”条件。下图表示硒光电池在不同负载电阻时的光照特性。从图中可以看出，负载电阻RL越小，光电流与强度的线性关系越好，且线性范围越宽。 0 2 4 6 8 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 I/mA L/k