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一、光伏探测器的工作原理光生伏特效应是光照度使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。
对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN 结、不同质的半导体组成的异质结或半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照这种半导体时由于半导体对光的吸收而产生了光生电子-空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和积聚而产生电位差，这种现象是最重要的一类光生伏特效应。
对于均匀半导体，由于体内没有内建电场，当光照这种半导体一部分时，由于光生载流子浓度梯度的不同而引起载流子扩散运动。
但电子-空穴的迁移率不等，由于两种载流子扩散速度的不同而导致两种电荷的分开，从而出现光生电势。
这种现象称为丹倍效应。
此外，如果存在外加磁场，也可使得扩散中的两种载流子向相反方向偏转从而产生光生电势，称为光磁效应。
通常把丹倍效应和光磁电效应称为体积光生伏特效应。
二、光伏探测器的伏安特性有光照时，若PN 结外电路接上负载电阻L R ,如图所示，在PN 结内将出现两种方向相反的电流：一种是光激发产生的电子-空穴对形成的光生电流P I ,它与光照有关，其方向与PN 结方向饱和电流o I 相同;另一种是光生电流D I 流过负载电阻P R 产生电压降，相当于在PN 结施加正向偏置电压，从而产生正向电流D I ，总电流L I 是两者之差，即流过负载的总电流为：)1(/--=-=kTqV o P D P L eI I I I I (A)上式中的光电流P I 正比于光照度E ，比例常数E S 称为光照灵敏度，即E S I E P = (A)当负载电阻L R 断开时，0=L I ，称P 端对N 端电压为开路电压oc V ，且由于，则近似地有 )l n (oE oc I ES q kTV =（V ）当负载电阻L R 短路时，0=L R ，称流过回路的电流为短路电流sc I ，短路电流就是光生电流P I 。
P I 与光照度E 或光通量Φ成正比，从而得到最大线性区，这在线性测量中被广泛应用。
太阳能光电工程学院《PIN结构GaN光电探测器性能的研究》课程设计报告书题目：PIN结构GaN光电探测器性能的研究*名：***专业：光伏材料加工与应用技术班级：光伏材料加工与应用技术本科班准考证号： 014411304226设计成绩：指导教师：摘要半导体光电探铡器主要分成两类，光电导型和光伏型。
光电导型原理是由于光生载流子造成电导率的变化，光伏型原理是耗尽区的电场使光生载流子产生定向运动形成电流。
常见的光伏型探测器是pn结和pin型光电二极管，另一类型是肖特基型光电二极管，其耗尽区是肖特基原理形成。
与光伏型相比，光电导型探测器有两个主要优点：具有内增益和制作简单。
然而，光电导型探测器要求加偏置，暗电流大，而且速度慢。
肖特基型光探测器被认为是速度最快的探测器，但是它的势垒较低，漏电流比pin型大。
由于耗尽区窄，而且GaN材料中耗尽区外产生的载流子扩散长度短，肖特基型光探测器量子效率较低。
所以本文选择了pin型光探测器的研究，加入i层是为了扩展耗尽区的宽度，增加对光的吸收。
关键词：氮化镓探测器 PIN 饱和电流目录绪言 (3)第一章 GaN基pin型探测器 (4)1.1 pin型探测器工作原理 (4)1.2 量子效率及光谱晌应 (6)1.3 瞬态响应 (7)1.4 GaN基pin型探测器研究现状 (8)第二章 Ga基pin型紫外探测器的研制 (10)2.1 GaN基pin型探测器分析 (10)2.1.1 GaN材料p诅紫外探测器 (10)2.1.2 pin紫外探测器分析 (10)2.2 材料生长及器件制作 (12)2.2.1 材料生长 (12)2.2.2 版图设计 (12)2.2.3 器件制备 (14)3.1 暗电流 (15)3.2 光电流 (16)第四章 GaN基pin型紫外探测器高温电气性能 (17)4.1 不同温度下I—V性能测试及分析 (17)4.1.1 测试系统的建立 (17)4.1.2 测试结果处理及分析 (18)4.2 不同温度下C-V性能测试及分析 (18)4.2.1 测试系统的建立 (18)4.2.2 测试结果处理及分析 (19)结论 (20)参考文献 (21)绪言半导体紫外探测器体积小，性能稳定，使用方便。
碲镉汞长波探测器暗电流优化模拟李龙;孙浩;朱西安【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】报道了利用Silvaco软件对Hg1-xCdxTe （x＝0.22）n-on-p型长波探测器的模拟仿真结果。
采用二维简化pn结模型，以品质因子R0 A为标准，模拟计算了载流子寿命、缺陷密度、表面态、p区受主浓度、p区厚度、n区厚度宽度对暗电流的影响，得出在良好的品质因子范围内各个参量可以接受的范围。
并针对重要参量利用软件对其复合速率，电流分布，载流子浓度等进行了详细模拟分析，为探测器设计制备提供了参考。
%The performance of Hg1 -x CdxTe (x=0.22 )n-on-p type LWIR photodiode is simulated by Silva-co.Referring to quality factor R0 A,the influence of carrier lifetime,defect density,surface states,P-type region doping concentration,thickness of P-typeregion,thickness and width of N-type region on dark current is simulated by using two-dimension pn junction model.Based on good quality factors,the acceptable range of all parameters is ob-tained.Software is used to simulate and analyze the key parameters’recombinationrate,current distribution,carrier concentration,etc.,which provides a reference for detector design and fabrication.【总页数】5页(P41-45)【作者】李龙;孙浩;朱西安【作者单位】华北光电技术研究所，北京100015;华北光电技术研究所，北京100015;华北光电技术研究所，北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN215【相关文献】1.碲镉汞长波探测器暗电流仿真分析 [J], 李龙;孙浩;朱西安2.光伏型碲镉汞长波探测器暗电流特性的参数提取研究 [J], 全知觉;李志锋;胡伟达;叶振华;陆卫3.不同结构的碲镉汞长波光伏探测器的暗电流研究 [J], 叶振华;胡晓宁;张海燕;廖清君;李言谨;何力4.12.5μm碲镉汞长波红外探测器暗电流研究 [J], 祁娇娇; 马涛; 宁提; 王成刚; 于小兵5.一种碲镉汞长波红外探测器暗电流测试方法 [J], 王亮; 徐长彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
暗电流报告太阳电池在无光照条件下相当于一个整流二极管，当给它加一个方向偏压时(p区接负，n区接正)，外加电压与其内建电势差方向相反，使得内建场势垒高度增加，势垒宽度也增加，于是n区中的电子及p区中的空穴都难以向对方扩散，扩散电流趋近于0，但是由于结电场的增加，增强了少子的漂移作用，把n区中的空穴驱向p区，而把p区中的电子拉向n 区，在结中形成了由n指向p的反向电流，由于少数载流子是由本证激发产生的，数目比较少，所以反向电流一般都比较小，在一定温度T下，由于热激发而产生的少数载流子数量是一定的，电流值趋于恒定，这时的反向电流就是反向饱和电流，如下图第三象限，显示了p-n结的反向电流特性。
p-n的整流特性和太阳电池的明暗特性（p-n结的整流特性和太阳电池的暗特性相同，受照明时暗特性曲线下移，成为明特性曲线）当p-n结两端的反向电压加到一定数值时，反向电流或突然增加，这个现象称为p-n结反向击穿，p-n结击穿后电流很大。
产生p-n结击穿的原因是，在强电场作用下，大大地增加了自由电子和空穴的数目，引起反向电流的急剧增加，这种现象的产生分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。
雪崩击穿：当p-n结反向电压较高时，结内电场很强，使得在结内作漂移运动的少数载流子获得很大的动能。
当它与结内原子发生直接碰撞时，将原子电离，产生新的"电子一空穴对"。
这些新的"电子一空穴对"，又被强电场加速再去碰撞其它原子，产生更多的"电子一空穴对"。
如此链锁反应，使结内载流子数目剧增，并在反向电压作用下作漂移运动，形成很大的反向电流，这种击穿称为雪崩击穿。
雪崩击穿的物理本质是碰撞电离，它的击穿电压一般在8－1000V。
齐纳击穿（隧道击穿）：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的p-n结内。
由于掺杂浓度很高，p-n结很窄，这样即使施加较小的反向电压（5V以下），结层中的电场却很强（可达10V/cm左右）。
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月v01．36S u ppl eI n ent I】匝f1．aIed a nd I。
a s er Engi nee血g Jun．2007H gC dTe环孔p-n结光伏探测器暗电流机制李欣，王淑芬，毛京湘，赵晋云(昆明物理研究所，云南昆明650223)摘要：p—n结厶y特性是红外光伏探测器的一个重要指标，它直接决定了探测器的动态电阻和热噪声，决定了探测器的性能。
实验主要对离子刻蚀环孔p．n结H gcdTe长波光伏探测器进行变温厶y 特性测试分析。
通过对测试实验数据拟合，从理论上计算了探测器在不同温度及不同偏压下的暗电流，得到一些相关的材料和器件性能参数。
希望利用分析计算结果了解工艺中存在的问题，对改进工艺及提高器件性能提供理论依据。
关键词：暗电流；碲镉汞；光伏探测器；实验分析；模拟计算中圈分类号：TN215文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(器件)一0189。
04D a r k cur r ent char act er i s t i cs of H gC d’I’e phot oV ol t ai cdet ect or s w i t h annul ar aper t uI．e p-n j unct i on。
UⅪn，W A N G Shu-f en，M A O J i ng—xi aIl g，Z H A O Ji n—yun(K unI Tli ng I I l st i t ut e of Pl l ys i cs’K u rl II l i n g650223，C hi咖A bs t ra c t：’I he J—y char ac t er i s t i c of p-n t i e i s a Il i m por t ant l ndi ca t or of phot0V ol t alc det ect or．ndet enl l i nes t he dyn砌c r es i st a nc e，J ohns on noi s e and m e pem咖ance of m e det ec t or di re ct l y．T色m per at Il re V a r i abl e^y char act er i st i c s of H gC dT b l o ng w aV e pho t oV ol t ai c det ect or w l l i ch us ed i on et chi ng annu l ar叩er tⅢ．e p—n j unct ion ar e m ea sur ed aJl d anal yzed．D et ect or7s d砌(cur r ent und er di ff er ent t em per at ur e and V ol t age by m odel i ng c al cul a t i on of exper i m ent al dat a is ca l c ul at e d，a Il d s om e pe响r r nance par am et er a_bout m at eri al o r det e ct or ar e obt ai ned．For m aki ng us e of m e r e sul t of a na l ys i s c aJ cul a t i on t o fi nd probl锄s w K ch exi s t i n t echnol ogy，幽舶re矗cal r e舡al l ce f or i m pr oV i ng妣hIl ol ogy and ra i s i ng pe哟nr l ance of m e de t ec t or ar e pr oV i de d．K e y w or ds：D a r k c urr e nt char a ct edst i c；H gC dT e；Ph ot oV ol t ai c d朗}ct or；Ex耐m ent锄alyses；M odehng c al c ul at i onO引言近年来，由于战略和战术上的强烈需求，H gC dTe 红外探测器得到了快速发展。
暗电流报告太阳电池在无光照条件下相当于一个整流二极管，当给它加一个方向偏压时(p区接负，n区接正)，外加电压与其内建电势差方向相反，使得内建场势垒高度增加，势垒宽度也增加，于是n区中的电子及p区中的空穴都难以向对方扩散，扩散电流趋近于0，但是由于结电场的增加，增强了少子的漂移作用，把n区中的空穴驱向p区，而把p区中的电子拉向n 区，在结中形成了由n指向p的反向电流，由于少数载流子是由本证激发产生的，数目比较少，所以反向电流一般都比较小，在一定温度T下，由于热激发而产生的少数载流子数量是一定的，电流值趋于恒定，这时的反向电流就是反向饱和电流，如下图第三象限，显示了p-n结的反向电流特性。
p-n的整流特性和太阳电池的明暗特性（p-n结的整流特性和太阳电池的暗特性相同，受照明时暗特性曲线下移，成为明特性曲线）当p-n结两端的反向电压加到一定数值时，反向电流或突然增加，这个现象称为p-n结反向击穿，p-n结击穿后电流很大。
产生p-n结击穿的原因是，在强电场作用下，大大地增加了自由电子和空穴的数目，引起反向电流的急剧增加，这种现象的产生分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。
雪崩击穿：当p-n结反向电压较高时，结内电场很强，使得在结内作漂移运动的少数载流子获得很大的动能。
当它与结内原子发生直接碰撞时，将原子电离，产生新的"电子一空穴对"。
这些新的"电子一空穴对"，又被强电场加速再去碰撞其它原子，产生更多的"电子一空穴对"。
如此链锁反应，使结内载流子数目剧增，并在反向电压作用下作漂移运动，形成很大的反向电流，这种击穿称为雪崩击穿。
雪崩击穿的物理本质是碰撞电离，它的击穿电压一般在8－1000V。
齐纳击穿（隧道击穿）：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的p-n结内。
由于掺杂浓度很高，p-n结很窄，这样即使施加较小的反向电压（5V以下），结层中的电场却很强（可达10V/cm左右）。
