光伏特探测器.ppt

1、频带宽，可达10GHz。 2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向电压，线性输出范围宽。 3、由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。 4、本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一芯片上并封装成一个器件。 特点： 雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。 这种管子工作电压很高，约100～200V，接近于反向击穿电压。结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此，这种管子有很高的内增益，可达到几百。当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达106，即产生所谓的雪崩。这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响应速度最快的一种光电二极管。 雪崩光电二极管(APD) 雪崩光电二极管 雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。 这种管子工作电压很高，约100～200V，接近于反向击穿电压。结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此，这种管子有很高的内增益，可达到几百。 当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达106，即产生所谓的自持雪崩。 这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响应速度最快的一种光电二极管。 噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。 由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用。 APD的缺点 噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用。但由于APD的响应时间极短，灵敏度很高，它在光通信中应用前景广阔。 光电三极管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。 光电三极管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。 光电三极管结构及工作原理 图 (a)所示为NPN型光电三极管的原理结构图； 图(b)所示为光电三极管的电路符号。 光电三极管的工作原理 发射极 集电极 基极 发射极 集电极 c b e Ic Ip Ib Vo 工作过程：一、光电转换；二、光电流放大 正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。 当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（＝Ie＝（1＋β）Ip）β为电流放大倍数。 因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的。 在零偏置时，光电三极管没有电流输出而光电二极管有电流输出。原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出(或仅有很小的漏电流)。 工作电压较低时，输出光电流与入射光强成非线性关系。所以一般工作在电压较高或入射光强较大的场合，作控制系统的开关元件使用。 光电流比光电二极管大几十倍，具有很好的直接驱动能力。 易与数字逻辑电平接口。 光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。 但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。 所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。 负载电阻及放大器的选择原则 硅光电池用于检测交流光信号 特点是工作时不需外加偏压，接收面积小，使用方便。 缺点是响应时间长，它由结电容和外接负载电阻的乘积决定。 其掺杂浓度高。 电阻率低(为0.1—0.01Ω/cm)易于输出光电流； 硅光电池较广泛用于充电储能 。 输出电压与光电流成线性关系，也就是与入射光功率成线性关系。 硅光电池的长波限由硅的禁带宽度决定，为1.15um．峰值波长约为0.8um。如果P型硅片上的N型扩散层做得很薄(小于0.5um)，峰值波长可向着短波方向微移，对兰紫光谱仍有响应。 使用特点 光电池短路电流与照度有较好的线性关系,作为测量元件使用时,常当作电流源使用。光电池的受光面积,一般要比光电二极管和光电三极管大得多,因此它的光电流比后两者大,受光面积越大光电流也越大,适于需要输出大电流的场合。 作电流源使用 右图给出了硅光电池的输出伏安特性曲线。由图可见,对于