光电子技术_王俊波_光电二极管
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光电子技术_王俊波_西南科技大学试题单 (B卷)
西南科技大学试题单(B卷)课程名称：《光电子技术》课程代码：1695命题人：命题组学院：理学院专业班级：光信息科学与技术2004级学号：共2页第页一、单选题（10分，2分/题）1、电磁波具有的性质有（）A. 电场、磁场和波的传播方向满足右手定则B. 具有偏振C. 电场和磁场相位同步D. 电场与磁场存在相互依存关系2、图像通信系统主要由图像输入设备、（）等组成。
A. 编码器B. 调制器C. 信道D. 显示终端3、在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于( )A. 外光电效应B. 内光电效应C. 光电发射D. 光导效应4、厨房宜采用哪种形式的火灾报警探测器( )A. 感温探测器B. 火焰探测器C. 感烟探测器D. 离子感烟探测器5、成像转换过程需要研究的有（）A. 能量B. 成像特性C. 噪声D. 信息传递速率二、判断题（10分，2分/题）6、大气分子在光波电场的作用下产生极化，并以入射光的频率作受迫振动。
（）7、某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应（）8、光电池是利用光生伏特效应，直接将光能转换为电能的光电器件。
（）9、热辐射光纤温度探测器是利用光纤内产生的热辐射来探测温度的一种器件。
（）10、等离子体显示器缺点是每一个像素都是一个独立的发光管。
（）三、填空题（10分，2分/题）11、处于空腔单位体积内，频率位于ν附近单位频率间隔的光波模式数为12、若超声频率为f s，那么光栅出现和消失的次数则为2 f s，因而光波通过该介质后所得到的调制光的调制频率将为声频率的倍。
13、微光光电成像系统的核心部分是。
14、液晶由长径比很大的棒状分子组成，保持与轴向平行的排列状态。
15、光电二极管按结构分有。
四、简答题（50分，10分/题）16、何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？17、总结选用光电探测器的一般原则。
光电二极管及其放大电路设计
光电二极管及其放大电路设计引言：光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，广泛应用于光电转换、通信、遥感等领域。
光电二极管通过光电效应实现光信号的转换，而放大电路则能够对光电二极管输出的微弱信号进行放大，提高信号的可靠性和稳定性。
本文将介绍光电二极管的基本原理和构造，并探讨光电二极管放大电路的设计。
一、光电二极管的基本原理光电二极管是一种基于光电效应工作的半导体器件，它的工作原理与普通二极管类似。
当光照射到光电二极管的PN结时，光子的能量被电子吸收，使得电子从价带跃迁到导带，产生电流。
这种光电效应使得光电二极管能够将光信号转换为电信号。
二、光电二极管的构造光电二极管由PN结和外部电路组成。
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构，形成了一个具有电势垒的界面。
当光照射到PN 结时，光子的能量被电子吸收，使得电子从价带跃迁到导带，形成电流。
外部电路则用于接收和处理光电二极管输出的电信号。
三、光电二极管的放大电路设计为了提高光电二极管输出信号的可靠性和稳定性，常常需要设计放大电路对其进行放大。
光电二极管放大电路主要包括前端放大电路和后端放大电路。
1. 前端放大电路前端放大电路主要用于对光电二极管输出的微弱电信号进行放大和滤波，以提高信号的强度和稳定性。
常用的前端放大电路有共基极放大电路、共射极放大电路和共集电极放大电路等。
这些放大电路能够将光电二极管输出的微弱信号放大到适合后续处理的幅度。
2. 后端放大电路后端放大电路主要用于进一步放大前端放大电路输出的信号，并进行滤波和调理，使得信号能够更好地适应后续电路的要求。
常用的后端放大电路有差动放大电路、共模放大电路和运放放大电路等。
这些放大电路能够进一步放大信号，并对其进行滤波、放大和调理，以满足特定的应用需求。
四、光电二极管及其放大电路的应用光电二极管及其放大电路广泛应用于光电转换、通信、遥感等领域。
在光电转换领域，光电二极管可用于测量光强、光功率、光谱等参数。
光电二极管等效电路
光电二极管等效电路一、引言光电二极管是一种将光能转换成电能的器件。
它具有快速响应、高灵敏度、低噪声等优点，广泛应用于通信、测量、控制等领域。
光电二极管等效电路是描述光电二极管工作原理的重要工具，本文将对其进行详细介绍。
二、光电二极管基本原理光电二极管是一种半导体器件，由PN结和接收端组成。
当有光照射到PN结时，会产生内部电场，使得载流子在PN结中移动，并在接收端产生一个电压信号。
这个过程可以用下图所示的等效电路模型来表示。
其中Rsh为接收端的负载电阻，Cj为PN结的结容，Rs为串联电阻，Rp为并联电阻。
当有光照射到PN结时，会产生内部光生载流子，并在接收端形成一个瞬态开路电压Voc和一个瞬态短路电流Isc。
当负载接上后，会有一个稳态工作点，在该点处输出一个稳定的输出电压Vout。
三、光电二极管等效模型1. PN结等效电路模型PN结可以看成一个具有反向电容的二极管，其等效电路模型如下图所示。
其中Cj为结容，Rj为结电阻，Is为反向饱和电流。
2. 光电二极管等效电路模型光电二极管的等效电路模型可以看成是PN结等效电路模型加上一个串联电阻和并联电阻。
其等效模型如下图所示。
其中Rs为串联电阻，Rp为并联电阻。
在光照条件下，由于产生了内部光生载流子，因此会产生一个瞬态开路电压Voc和一个瞬态短路电流Isc。
当负载接上后，会有一个稳态工作点，在该点处输出一个稳定的输出电压Vout。
四、光电二极管特性曲线1. 光强度与输出特性曲线光强度与输出特性曲线是描述光照强度对光电二极管输出特性的影响关系图。
其形式如下图所示。
其中Iph为内部光生载流子产生的瞬态短路电流，Voc为内部光生载流子产生的瞬态开路电压，Vout为稳态输出电压。
光电子学p-n型光电二极管
图7-3-5 均匀分布在0到w间的N个光子激发的电子-空穴对在电路 中产生空穴电流ih（t）、电子电流ie（t）和总电流i（t）
半导体探测器的另一个响应时间限制是光电 探测器及电路的电阻R和电容C形成的RC时间常 数。 在光电二极管中扩散对响应时间也是有影响 的，在耗尽层外但是离它非常近的区域产生的 载流子需要一定时间扩散到耗尽层。这和漂移 相比是一个相对慢的过程。这个过程允许的最 大时间就是载流子的寿命（p区电子tp，N区空 穴tn）。用P-I-N型二极管可以降低扩散的影响。
i(t)=-( A / )v(t)=- Av(t)
J t） （ =-i（t）/A= V(t )
从而得到x方向的电流强度为
当存在电场E时，半导体中的载流子将会以平均速率
v= E
（7.3.6）
漂移，这里μ是载流子的迁移率。因此，J= σ E,其中 σ = μρ 是电导率。
假设空穴以恒定速度Vh向左移动，电子以Ve向右移动， 从式（7.3.4)得到空穴电流ih=-e（-vh）/ ω ，电子电流 ie=-e（-ve）/w,正如图7-3-4（b）所示。只要有移动， 每种载流子对电流都会有贡献。
7.3 P-N 型光电二极管
1.
P-N型光电二极管
半导体光电探测器和半导体光源是功能 相反的器件，探测器将输入光子通量转换 成电流，半导体光源则相反。但是，制作 这两种器件经常用到相同的材料。探测器 的工作指标与光源也有相对应的部分。 光电二极管探测器的工作依赖于光生电 荷载流子。光电二极管是当吸收光子时反 向电流会增加的P-N结。
因此量子效率可以写成：
=（ 1-） [1-exp（- d)]
是电子-空穴对成功的产生探测器电 这里 是表面的光能量反射系数， 流的部分， α是材料吸收系数（cm-1 ),d是光电探测器有效吸收区的深度。
光电二极管有光输出低电平无光输出高电平
光电二极管是一种用于将光信号转换为电信号的器件，其在现代电子技术领域有着广泛的应用。
光电二极管基本工作原理是在光照射下产生电流，从而改变电阻，使得电压输出发生变化。
具体来说，光电二极管有光输出低电平无光输出高电平的特性，这一特性使得它在光敏电路中被广泛应用。
以下就光电二极管的工作原理、特性以及应用进行详细介绍：一、光电二极管的工作原理1. 光电二极管利用半导体材料的光电效应来产生电流。
当光照射到光电二极管上时，光子能量会被半导体材料吸收，激发其中的电子，使得电子从价带跃迁到导带，从而在外加电压的作用下产生电流。
2. 光电二极管通常由P-N结构构成，当光照射到P-N结的P区时，产生电子-空穴对，从而引起电流的变化。
二、光电二极管的特性1. 光电二极管具有快速的响应速度。
由于光电二极管利用光信号直接产生电流，因此其响应速度非常快，能够满足各种高速信号的需求。
2. 光电二极管的灵敏度较高。
光电二极管对光的响应灵敏度较高，能够捕捉到微弱的光信号，并将其转换为电信号输出。
3. 光电二极管的输出特性。
根据光照强度的不同，光电二极管的输出电压也有所不同。
在有光照射的情况下，光电二极管的输出电压较低，而无光照射时，其输出电压较高。
三、光电二极管的应用1. 光电传感器。
光电二极管常被用于光电传感器中，通过光电二极管对光信号的敏感特性，可以实现对于光信号的捕捉和测量，广泛应用于光电开关、光电计数器等领域。
2. 光通信。
光电二极管也被广泛应用于光通信领域，通过将光信号转换为电信号，实现了光通信系统中的信号检测和接收。
3. 光电显示。
光电二极管还可以用于光电显示器件中，通过其对光信号的转换作用，实现了光电显示应用。
总结：光电二极管具有光输出低电平无光输出高电平的特性，这一特性使得其在光敏电路中有着广泛的应用，包括光电传感器、光通信、光电显示等领域。
随着现代电子技术的不断发展，光电二极管的应用前景将更加广阔。
光电二极管（Photodiode）是一种用于将光信号转换为电信号的器件，其在现代电子技术领域具有极其广泛的应用。
光电子技术王俊波光波在光纤波导中的传播
2・6光波在光纤波导中的传播一、光纤波导的结构及弱导性光纤是_种能够传输光频电磁波的介质波导, 它由纤芯.包层和护套三部分组成。
当满足一定的入射条件时,光波就能沿着纤芯向前传播。
护套包层纤芯\ 2aX.光纤的分类按折射率分布的方式分类:阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤。
按传输的模式数量分类:单模光纤和多模光纤。
按传输的偏振态分:单模光纤又可逬_步分保偏光纤非保偏光纤。
按制造光纤的材料分,有：①高纯度熔石英光纤其特点是材料的光传输损耗低，有的波长可低到0・2dB / km , _般均小于ldB / km ；②多组分玻璃纤维其特点是芯-皮折射率可在较大范围内变化, 因而有利于制造大数值孔径的光纤，但材料损耗大z在可见光波段一般为：ldB / m③塑料光纤能较差;④红外光纤其特点是可透过近红外(1〜5屮n )或中红外(~ lOjim )的光波；⑤液芯光纤特点是纤芯为液体,可满足特殊需要；⑥晶体光纤纤芯为晶体z可用于制造各种有源和无源器件。
2.光纤的特性波导的性质由纤芯和包层的折射率分布决定,工程上定义/为纤芯和包层间的相对折射率差(1)2当时ZK0.01，上式简化为此即为光纤波导的弱导条件。
5光纤的弱导特性是光纤与微波圆波导之间的重要差别之一。
弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构 < 而且为制造提供了很大的方便。
一般介质波导截面上的折射率分布可以用指数型分布表示为二二1/2 Jn(r) = n}A 襲2A（星(0 < r <an(r) = n/1 - 2A)1/2 = (r > a)上式中“为纤芯的半径,W为光纤轴线上的折射率#112为包层折射率,Q为一常数。
当G=0时，即为阶跃光纤当& = 2时，即为平方梯度光纤阶跃折射率光纤梯度折射率光纤二.光束在光纤波导中的传播特性厂:空间光线上某点的位置矢量,s :该点到光线到原点的路 径长度刃（丹:折射率的空间分布。
光电子技术_王俊波_光束调制原理
则调相波的表达式为： (3.1.8)
E (t ) Ac cos( c t m cosmt c )
式中，m
共24页 12
(3.1.9)
k Am称为调相系数。
UP DOWN BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
由于调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此可写成 统一的形式
调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号的变化 规律而改变的振荡。因为这两种调制波都表现为总相角 (t) 的 变化，因此统称为角度调制。
例如：光纤通信中相位调制
Ａ、对于调频而言，就是(3.1-1)式
Ec (t ) Ac cos( c t c )
ωc 不再是常数，而是随调制信号而变化，即：
sin(m sin mt ) 2 J 2 n 1 (m) sin(2n 1)mt
n 1
知道了调制系数m，就可从贝塞尔函数表查得各阶贝塞尔 函数的值。
共24页 14
UP
DOWN
BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
将以上两式代入(3.1-11) 式利用三角函数关系式：
（3.1.13)
共24页 18
UP
DOWN
BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
于是，强度调制的光强表达式可写为 :
2 Ac I (t ) 1 k p a(t ) 2
cos2 ( c t c )
(3.1.14)
kp
比例系数
设调制信号是单频余弦波 a(t ) Am cos( m t )
(3.1 1)
a(t ) Am cosmt
E (t ) Ac cos( c t m cosmt c )
式中，m
共24页 12
(3.1.9)
k Am称为调相系数。
UP DOWN BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
由于调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此可写成 统一的形式
调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号的变化 规律而改变的振荡。因为这两种调制波都表现为总相角 (t) 的 变化，因此统称为角度调制。
例如：光纤通信中相位调制
Ａ、对于调频而言，就是(3.1-1)式
Ec (t ) Ac cos( c t c )
ωc 不再是常数，而是随调制信号而变化，即：
sin(m sin mt ) 2 J 2 n 1 (m) sin(2n 1)mt
n 1
知道了调制系数m，就可从贝塞尔函数表查得各阶贝塞尔 函数的值。
共24页 14
UP
DOWN
BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
将以上两式代入(3.1-11) 式利用三角函数关系式：
（3.1.13)
共24页 18
UP
DOWN
BACK
主讲:周自刚《光电子技术》§3.1 光束调制原理
于是，强度调制的光强表达式可写为 :
2 Ac I (t ) 1 k p a(t ) 2
cos2 ( c t c )
(3.1.14)
kp
比例系数
设调制信号是单频余弦波 a(t ) Am cos( m t )
(3.1 1)
a(t ) Am cosmt
光电二极管的工作原理与应用
光电二极管的工作原理与应用光电二极管是一种常见的光电转换器件，它能将光能转化为电能。
它的工作原理基于光电效应，即当光照射到半导体材料上时，会产生光生载流子，从而形成电流。
光电二极管的工作原理可以分为以下几个方面来进行论述。
首先，光电二极管的结构是由一个PN结构组成的。
PN结构是由P型半导体和N型半导体组成的，它们之间形成一个电势差，这个电势差被称为PN结的势垒。
当光照射到PN结上时，光子的能量会被半导体吸收，产生电子和空穴。
电子会被PN结的势垒吸引到N区域，而空穴则会被吸引到P区域。
这样，在PN结两侧就形成了一个电势差，从而产生电流。
其次，光电二极管的工作原理还与材料的能带结构有关。
在光照射下，光子的能量可以提供给半导体材料中的电子，使其从价带跃迁到导带。
这种跃迁过程中，电子会带有一定的动能，从而形成电流。
不同的半导体材料有不同的能带结构，因此光电二极管的工作特性也会有所不同。
光电二极管的应用非常广泛。
首先，它被广泛应用于光电检测领域。
由于光电二极管对光信号的响应速度快，灵敏度高，因此可以用于光电测量、光电传感等领域。
例如，在光电测量中，光电二极管可以被用来测量光强、光功率等参数；在光电传感中，光电二极管可以被用来检测光信号的变化，从而实现对环境的监测和控制。
其次，光电二极管还可以应用于光通信领域。
随着光通信技术的快速发展，光电二极管作为一种重要的光电转换器件，被广泛应用于光接收模块中。
光电二极管可以将光信号转换为电信号，然后通过电路进行处理和传输，从而实现光通信的功能。
在高速光通信中，光电二极管具有高速响应、低噪声等优点，因此被广泛应用于光通信系统中。
此外，光电二极管还可以应用于光电能量转换领域。
光电二极管可以将太阳能等光能转化为电能，从而实现光电能量的利用。
在太阳能电池中，光电二极管被用作光电转换器件，将太阳能转化为电能，从而为电池提供电力。
光电二极管的高效转换率和稳定性使得太阳能电池具有了更好的性能和可靠性。
光电二极管器件的制备及其在光通信中的应用
光电二极管器件的制备及其在光通信中的应用随着移动互联网、物联网以及5G的快速发展，对于高速、高带宽和高密度通信的需求越来越迫切。
而光通信正是相应而生的一种通信方式，它将激光器、光电探测器、光纤等技术融合在一起，具有传输速度快、可靠性高等优点。
其中，光电二极管器件作为光电转换器件之一，在光通信中起到了重要的作用。
光电二极管器件的制备光电二极管器件是将光信号转换为电信号的一种器件，其结构由PN结及两个端子构成。
PN结又分为P型半导体和N型半导体两部分，其中P型半导体中电子集中于少量的空位周围，而N型半导体则是电子超过空位的区域。
在两个半导体区域之间形成的结面，称为PN结。
当PN结中入射的光线穿过PN结时，就会在PN结中形成电子空穴对，从而产生电信号。
光电二极管器件的主要制备方法有原子层沉积、分子束外延、化学气相沉积、溅射沉积、离子束沉积等。
原子层沉积是利用原子或分子层沉积技术，一层一层地将材料沉积在衬底上，从而得到单晶样品。
而分子束外延是利用分子束的方法，在真空环境中控制各种材料分子束的射入，最终将材料薄膜沉积在衬底上。
化学气相沉积则是利用化学反应来沉积材料薄膜。
而溅射沉积是利用高能离子轰击靶材制造材料薄膜的方法。
离子束沉积主要是利用离子束处理基材，控制能量、电流密度、沉积速度等参数，实现薄膜的沉积。
在制备光电二极管器件时，还需考虑材料的能带结构和光电性能。
一般情况下，光电二极管材料分为硅、锗、GaAs、InP等，其中，InP材料的能带结构非常适合光电传输，因此应用最广泛。
光电二极管器件在光通信中的应用光电二极管器件在光通信中主要用于接收光信号，并将之转化为电信号，在信号处理中起到重要的作用。
在光通信系统中，光电二极管器件主要分为两类：接收器件和发射器件。
接收器件主要实现信号的光电转换，将光信号转化为电信号输入到接收端电路中，而发射器件则实现电信号的光电转换，将电信号转化为光信号输出。
在接收器件中，PIN光电二极管、APD光电二极管及Schottky光电二极管是常用的三种类型。
光电二极管的调研报告
光电二极管的调研报告光电二极管的调研报告一、引言光电二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电流或电压信号的光电器件。
它由PN结组成，当光照射到PN结时，通过内部光电效应，产生载流子，从而形成光电流。
光电二极管具有快速响应、高灵敏度、宽波长响应范围和小尺寸等优点，在通信、光电子设备、医学仪器等领域有着广泛的应用。
本报告旨在对光电二极管的性能、应用和存在的问题进行调研和分析。
二、光电二极管的性能1. 快速响应：光电二极管具有很快的响应速度，其响应时间能达到纳秒级别，适用于高速光通信和测量等需要快速响应的应用。
2. 高灵敏度：光电二极管的灵敏度高，能够通过微小的光信号产生较大的电流或电压输出。
这使得光电二极管成为光电转换器中最常用的元件之一。
3. 宽波长响应范围：不同类型的光电二极管具有不同的波长响应范围。
例如，硅光电二极管主要在可见光和近红外光波段工作，而铟砷化镓（InGaAs）光电二极管可用于远红外波段。
4. 低噪声：光电二极管的噪声水平较低，能够提供清晰的信号输出。
这使得光电二极管在高精度测量领域得到广泛应用。
三、光电二极管的应用1. 光通信：光电二极管被广泛应用于光通信系统中，作为光接收器件，接收传输的光信号并将其转换为电信号，从而实现数据的传输和通信。
2. 光测量：光电二极管能够准确测量光信号的强度，因此在光功率计、光谱仪、光度计和光密度测量设备中被广泛使用。
3. 光电控制：光电二极管通过对光信号的检测和转换，可以作为自动控制、光电开关和光控灯等设备的重要反馈元件。
4. 光电医学：光电二极管广泛应用于医学成像、激光治疗和生物传感等领域，如光电测量、光电子内窥镜等。
四、光电二极管存在的问题1. 温度效应：光电二极管在工作过程中容易受到温度的影响，导致输出信号的变化。
因此，在使用光电二极管时需要注意温度的控制和补偿。
2. 暗电流：光电二极管在无光照射时，仍会产生少量的暗电流，这会干扰输出信号的准确性。
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图d又是从图c简化来的，因为Cf很小，除了高频情况要考虑 它的分流作用外，在低频情况下，它的阻抗很大，可不计。
因此具体应用时多用图d和图c两种形式。 流过负载的交变电流复振幅为 ：
IL＝Ip·1/(1+jωτ)
ω：入射光的调制圆频率，ω＝2πf，f为入射光的调制频率。源自τ = CfRL IL的模量为
光电二极管的用法： 光电二极管的用法只能有两种。 一种是不加外电压，直接与负载相接。 另一种是加反向电压，如图所示。
a) 不加外电源 b) 加反向外电源 c) 2DU环极接法 实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二
极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
加反向电压时，伏安特性曲线常画成如下图所示的形式。
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，从而结电容要进一步减小，使频带宽度 变宽。
所不足的是，I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硅片上并封 装于一个管壳内的商品出售。
PIN光电二极管光电转换
2.7.3 雪崩光电二极管
IL
1
1 2 2 I p
可见，IL是频率的函数，随着入射光调制频率的增加而减小。 当ω=1/τ时，
这时f = 1/2πτ
IL
1 2
Ip
称为上限截止频率，或称为带宽。
几种国产2CU型硅光电二极管的特性
几种国产2DU型硅光电二极管的特性
2.7.2 PIN管
PIN管是光电二极管中的一种。是在P型半导体和N型半 导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。
4.7 光电二极管
外形
光变化－电流变化 光电转换器
光敏特性
光输入
+
或
U
R 输出
-
（a）
（b）
光电二极管的符号与光电特性的测量电路
（a）符号 （b）光电特性的测量电路
硅光电二极管
光电二极管的伏安特性
无光 暗电流
有光 光电接收二极管
反偏状态 光电流（恒流） 光电流与照度线性关系
国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为2CU和 2DU两种系列。
微变等效电路与频率特性：
光电二极管的等效电路可表达如下：
其中图a为实际电路；
图b为考虑到光电二极管结构、功能后画出的微变等效电路， 其中Ip为光电流，V为理想二极管，Cf为结电容，Rsh为漏电 阻，Rs为体电阻，RL为负载电阻； 图c是从图b简化来的，因为正常运用时，光电二极管要加反 向电压，Rsh很大，Rs很小，所以图b中的V、Rsh、Rs都可以 不计，因而有图c的形式；
为了减小暗电流，设置一个N+-Si的环把受光面（N-Si）包 围起来，并从N+-Si环上引出一条引线（环极），使它接到比前 极电位更高的电位上，为表面漏电子流提供一条不经过负载即 可达到电源的通路。
这样，即可达到减小流过负载的暗电流、减小噪声的目的。 如果使用时环极悬空，除了暗电流、噪声大些外，其它性 能均不受影响。 膜中2也CU含管有子少，量因的为正是离以子N，-Si而为它衬的底静，电虽感然应受不光会面使的NS-iSOi2表防面反产射 生一个和P-Si导电类型相同的导电层，从而也就不可能出现表 面漏电流，所以不需要加环极。
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。
雪崩二极管
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。
光电晶体管的外形，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）。
制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型，国产器件称 为3DU系列。 光电晶体管原理性结构如右图
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。
SiO2是电介质，这些正离子在SiO2中是不能移动的，但是 它们的静电感应却可以使P-Si表面产生一个感应电子层。
这个电子层与N-Si的导电类型相同，可以使P-Si表面与N－ Si连通起来。
当管子加反偏压时，从前极流出的暗电子流，除了有PN 结的反向漏电子流外，还有通过表面感应电子层产生的漏电 子流，从而使从前极流出的暗电子流增大。
2CU系列以N-Si为衬底， 2DU系列以P-Si为衬底 2CU系列光电二极管只有两个引出线， 而2DU系列光电二极管有三条引出线，除了前极、后极外，
还设了一个环极。 硅光电二极管结构示意图 2DU管加环极的目的是为了减少暗电
流和噪声。
光电二极管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，而SiO2中 又常含有少量的钠、钾、氢等正离子。
与硅光电池的伏安特性曲线图比较，有两点不同。 一是把硅光电池的伏安特性曲线图中Ⅰ、Ⅱ象限里的图线对
于纵轴反转了一下，变为上图(a)。这里是以横轴的正向代表 负电压，这样处理对于以后的电路设计很方便。 二是因为开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者 比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式。
这样，PN结的内电场就基本上全集中于I层中，从而使 PN结双电层的间距加宽，结电容变小。
由式τ = CfRL与f = 1/2πτ知，Cf小，τ则小，频带将变宽。 因此，这种管子最大的特点是频带宽，可达10GHz。另一个 特点是，因为I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。
PIN硅光电二极管
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。
2.7.4 光电晶体管
光电晶体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。