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光电技术 第4-3节 半导体结型光电器件

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第四节 半导体结型光电器件讲解

第四节 半导体结型光电器件讲解

（ａ）开路电压：
RL ,
IL 0
VOC
（ｂ）短路电流：
I kT ln( P 1) q I0
RL 0,
VL 0
I SC I P SE E
②照度－电流电压特性：
由上面分析可知： （ａ）光电池的短路电流Isc 与入射光照度正比．
I sc E
（ｂ）开路电压Voc与光照度 的源自数成正比．高低（3）光敏面积不同： 硅光电二极管的光敏面比光电池的光敏面小得多，因此 硅光电二极管的光电流小得多，通常在µA级。
3.工作原理：
E
（1）P-N结在反向电压偏置下，内建电场加强。P-N结空间电荷区 拉宽，势垒增大。 （2）无光照时，流过P-N结的电流（称为反向饱和电流或暗电流）很 小，它是少数载流子的漂移运动形成的，电导率很小。 （3）当有光照时，满足条件hγ≥ΔEg,在结区内产生的光生载流子被 内建电场拉开，电导率增大，在外加电场的作用下形成以少数载 流子漂移运动为主的光电流。光照越强，光生载流子越多，电导 率越大，光电流就越大。反之，则光电流越小。
电极：多做成梳齿状，目的便于透光和减小串联电阻； SiO2层: 1. 防潮保护， 2. 增透；
２、工作原理：
（１）开路状态：光生伏特效应。
Ｖoc：光生电压。
（２）外接负载ＲL：
光电池的电流方程：
I L I P I D I P I 0 eqV

kT
1

I0－反向饱和电流，是光电池反向偏压后出现的暗电流。
光电池：是一种不需外加偏压，能把光能直接转换成电能的Ｐ-Ｎ结
光电器件。
太阳能光电池： 主要用作电源，要求转换效率高，成本低。 按用途 分类 测量用光电池： 用于光电探测，要求：线性范围宽，灵敏度

《结型光电器件》课件

《结型光电器件》课件

光电检测领域应用
光功率检测
结型光电器件作为光电探测器，能够 快速响应光功率的变化，用于实时监 测光网络的传输状态。
光谱分析
结合光谱仪，结型光电器件可以对不 同波长的光信号进行探测和分析，用 于光谱分析和物质成分检测。
光电控制领域应用
光控开关
结型光电器件可以实现高速的光控开关功能，用于光信号的路由、分束和合束 等控制。
本的结型光电器件。
集成化与模块化的探索
03
未来研究将进一步探索结型光电器件的集成化与模块化技术，
以满足大规模光电系统集成和光电信息处理的需求。
05
CATALOGUE
结型光电器件的制备与工艺
材料选择与制备
01
02
03
材料纯度
选择高纯度的材料，以减 少杂质和缺陷对器件性能 的影响。
材料匹配
确保材料之间的晶格常数 和热膨胀系数相匹配，以 减小应力集中和热失配。
生物医学
结型光电器件在生物医学领域具有广泛的应用， 如光学成像、光谱分析等。
结型光电器件的历史与发展
早期研究
20世纪60年代，随着半导体材料 和光学技术的发展，人们开始研 究结型光电器件。
技术进步
随着材料、工艺和设计的不断改 进，结型光电器件的性能不断提 高，应用领域不断扩大。
未来展望
随着物联网、人工智能等技术的 快速发展，结型光电器件在未来 的信息社会中将发挥更加重要的 作用。
1 2
结构设计
优化器件结构，提高光电器件的性能和稳定性。
界面工程
优化界面质量，减少界面态和缺陷，提高载流子 输运效率。
3
工艺调控
通过精细调控工艺参数，实现性能优化和提升。
06

南理工光电检测技术课程光电检测器件

南理工光电检测技术课程光电检测器件
g gL gd I光＝IL Id
优点：灵敏度高，工作电流大（达数毫安） ， 光谱响应范围宽，所测光强范围宽，，无极性之分。
缺点：响应时间长，频率特性差，强光线性差， 受温度影响大。
主要用于红外的弱光探测与开关控制。
路灯自动点熄原理图如图所示，分析它的工作原理。
二、光电池
★它是利用光生伏特效应制成的将光能转换成电能的 器件。它是一种不需加偏压就能把光能直接转换成电 能P-N结光电器件。
3、优缺点
优点：光电阴极面积大，灵敏度较高；暗电流小，最低 可达10-14A；光电发射弛豫过程极短。
缺点：真空光电管一般体积都比较大、工作电压高达百 伏到数百伏、玻壳容易破碎等。目前已基本被固体光电器 件所代替。
建立在光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上 的，把微弱入射光转换成光电子，并获倍增的器件。
金属材料是否满足良好的光电发射材料的条件？
★金属吸收效率很低 ； ★金属中光电子逸出深度很浅，只有几纳米； ★金属逸出功大多为大于3eV，对λ>410nm的可见光来说，很难 产生光电发射，量子效率低；
半导体材料是否满足良好的光电发射材料的条件？
★光吸收系数比金属大； ★体内自由电子少，散射能量变小——故量子效率比金
光电检测光电池具有光敏面积大，频率响应高，光电流随 照度线性变化。
太阳能光电池耐辐射，转换效率高，成本低，体积小，结 构简单、重量轻、可靠性高、寿命长，在空间能直接利用太 阳能转换成电能的特点。
I
U RL
Ip Ij
I
U RL
符号 连接电路
等效电路
三、光敏二极管
与普通二极管相比:
共同点：一个PN结，单向导电性 不同点：
第二章、光电检测器件

第三章结型光电器件ppt课件

第三章结型光电器件ppt课件

因此在具体讨论光伏探测器的工作特性之前，首 先必须弄清楚它的工作模式问题。
.
2
一、 结型光电器件工作原理
为了便于理解在后面将要引入的光伏探测器的
等效电PN路结，光有伏必探要测先器讨的论典一型下结光构伏如探图测所器示的。光电转
换规律。
为了说明光功率
转换成光电流的关系，
设想光伏探测器两端
被短路，并用一理想
池和可见光区。
.
20
3.频率特性
结型光电器件，PN结内载流子的扩散、漂移，产 生与复合都需要一定的时间，当光照变化很快时，光 电流变化就滞后于光照变化。
对矩形脉冲光，用光电流上升时间常数tr和下降 时间常数tf来表征光电流滞后于光照的程度；对正弦
型光照常用频率特性曲线表示
由图可见：负载大时频
率特性变差右，图减为小硅负光载可减
IP与光照有关，
随着光照增大
开路电压 短路电流 不同光照下的伏而安增特大性曲线
.
7
光伏效应有两个重要参数:
开路电压和短路电流
当负载电阻RL断开(IL＝0)时，P端对N端的电压 称为开路电压，用Uoc表示
Uoc
kTln1( q
Ip I0
)
UockqTlnII0 p ()kqTlnS(E I0 E)
当RL＝0 时所得的电流 称为光电池短路电流， 以Isc表示
IscIp SEE
在要在线求性输测出量电中流,光与光
Voc
照度电实成池际这线常应就以性用是电关时硅流系，光形都时电式接池，使负载 电负阻载用在，,因的光条此开电件短路池路许电光电可压照流的和与的短情负这况下
越照载小范的种重越围特线要关路性好内性的系电曲关光，使出,流线由系 照并用什与此是特限麽光图光性?制照可电的在看池强光

光电技术考试知识点

光电技术考试知识点

《光电技术》考试知识点
编号知识点辐射度与光度学的基础知识
001 辐射度的基本物理量
002 光度的基本物理量
003 辐射度与光度中的基本定律
004 黑体辐射
光电仪器中的常用光源
005 光源的基本特性参数
006 热辐射源
007 气体放电光源
008 固体发光光源
009 激光器
光辐射探测器的理论基础
010 半导体基础
011 半导体的光电效应
012 探测器中的噪声
013 探测器的主要特性参数
014 探测器的主要参数测试
真空光电器件
015 光电阴极
016 光电管与光电倍增管的工作原理
017 光电倍增管的主要特性参数
018 光电倍增管的供电和信号输出电路
019 光电倍增管的应用
半导体光电导器件
020 光敏电阻的工作原理
021 光敏电阻的主要特性参数
022 几种常用的光敏电阻
023 光敏电阻的基本偏置电路和噪声
024 应用举例
半导体结型光电器件
025 结型光电器件原理
026 光电池
027 硅光电二极管和硅光电三极管
028 光电变换电路的参数计算
000000。

第三章结型光电器件wyzh

第三章结型光电器件wyzh

I sc I p S E E
表明：短路电流Isc与光照度成正比，线性测量中广泛应用。
二、光电池（有源器件）
20世纪以来，人类在太阳能的利用方面，主要开发3项技术：
1.把太阳能转换为热能技术，如太阳能热水器、取暖器等；
2.太阳能电池和太阳能电站等；
3.正在进行可行性研究技术，如太阳能卫星（太空电站）。
SE－光电灵敏度 E－光照度
Isc与入射光强度成正比；
在线性测量中,光电池常以电流 形式使用,因此短路电流的这种线性 关系是光电池重要的光照特性
开路电压Voc与入射光强度的对数成正比。
光电池作为测量元件使用时，一般不做电压源使用，而作为电流源的形式应用。
１、光照特性 包括有：伏安特性，照度－电流电压特性和照度－负载特性。
(a) 短路电流Isc与入射光
照度成线性关系，是光电 池的重要光照特性。
(b) 实际使用中接有负载，RL≠0, 当
I D Io
变厚 － + + + +
I D I oe
kT
I0
内电场被被加强，多子的扩 散受抑制。少子漂移加强， 但少子数量有限，只能形成 较小的反向电流。
_ P
－ － －
N
+
R
内电场 外电场 E
2、不同光照下的伏安特性曲线
I D I oe
qU
kT
I0
内建场作用下少子的漂移 运动产生光电流，光电流 方向在p-n结内由p区指向 n区，为反向电流，因此曲 线向下平移。
称反向饱和电流。 I D I o
（1）.PN 结正向偏置
V>0时ID将迅速增大； I D I o e

第6章结型光电器件(光电池)

Copyright@2006光电技术第6章半导体结型光电器件-光电池半导体结型光电器件利用光生伏特效应原理。

和光电导器件一样属于内光电效应。

光生伏特和光电导的区别：1）产生光电变换的部位不同。

受光部分和PN结区或附近；2）有无极性之分。

光敏电阻没有，结型有，在无外加电压下也可以把光信号转成电信号；3）机理不同。

非平衡载流子的产生与复合，驰豫过程的时间常数较大，频响差。

结型光伏效应依赖结区非平衡载流子中部分载流子的漂移，驰豫时间相对较小，故响应速度较快。

4）结型光电器件，如光电三极管、雪崩光电二极管等有较大的内增益，故灵敏度高，可以通过较大的电流。

用途：精密光学仪器、光度色度测量、光电自动控制、光电开关、光继电器、报警系统等Copyright@2006Copyright@2006•利用半导体PN 结光伏效应制成的器件称为光伏器件，也称结型光电器件。

•这类器件品种很多，其中包括各种：光电池、光电二极管、光电晶体管、光电场效应管、PIN 管、雪崩光电二极管、光可控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器（PSD ）光电耦合器件等。

•和光电导探测器不同，光伏探测器的工作特性要复杂一些。

通常有光电池和光电二极管之分，也就是说，光伏探测器有着不同的工作模式。

因此在具体讨论光伏探测器的工作特性之前，首先必须弄清楚工作模式问题。

Copyright@2006第6.1节光电转换原理•为了便于理解在后面将要引入的光伏探测器的等效电路，先讨论一下光伏探测器的光电转换规律。

•PN 结光伏探测器的典型结构如图所示。

•为了说明光功率转换成光电流的关系，我们设想光伏探测器两端被短路，并用一理想电流表记录光照下流过回路的电流，这个电流常常称为短路光电流。

光子电极电极耗尽层SiO 2p +nn +Copyright@2006•PN 结光伏探测器的作用原理如图所示：•假定光生电子-空穴对在结的结区，即耗尽区内产生。

由于内电场作用，电子从p 区向n 区漂移运动，被内电场分离的电子和空穴就在外回路中形成电流。

结型光电器件

I(μA) I0 E=0 Isc1 E1 Isc2 E2 Isc3 E3 Isc4 E4 RL=0 RL1 RL2 Voc1 Voc2 Voc3 Voc4 RL= V(V) RL5 RL4 RL3
图6.11 硅光电池伏安特性曲线
3、光谱特性 光电池的光谱响应特性是指入射光能量一定时，短路电 流与入射波长的函数关系，主要取决于半导体的材料。 4、频率特性 取决于：1）光生载流子扩散到结区的时间 2）光生载流子在势垒区中的漂移时间 3）势垒电容引起的介电时间驰豫 硅光电池pn结面积大，极间电容大，因而频率特性差。
反向偏压Vb E=0 Ip=SEE
I(μA)
Voc V(V) Isc
反向电流
E
增 大
E1 E2
图6.8 结型器件伏安特性曲线
第二节 光电池
光电池一般工作在光生伏模式，也可工作在反向 偏置模式，直接将光能转换成电能。 按用途分： 1、太阳能电池：用作电源 要求转换率高，成本低； 2、测量用光电池：用于光电探测 要求线性范围宽，光谱响应合适，稳定性 好，寿命长
(6.1.3)
式中k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，NA,ND分别为p 区 和n区掺杂浓度，ni为本征载流子浓度，V为外加电压,A为 结区截面积。
2、p-n结电流方程 外加电压V时，p-n结平衡被破坏，此时流过p-n结 的电流方程：
I D I 0e
qv KT
e qv KT 1 I0 I0
无机太阳能电池研究进展
表1 无机太阳能电池的性能及应用
名称 单晶硅 多晶硅 非晶硅 复合型 CdTe CuInSe2 GaAs InP 禁带宽度(eV) 1.12 1.12 1.5~2.0 1.44 1.04 1.42 1.35 转换效率 应用实况 24.4 18 13 17.3 15 17 37.4 19.1 用于空间及地面太阳电池 与单晶硅占市场 70~80% 占市场 10~20%消费电子,能源 已商业化 与 CdS 结合构成的太阳电池已商业化 探索大面积应用批量生产技术 已开始用于空间太阳电池 耐辐射性能优异,处于研究开发阶段

科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案

同一照度下，加负载后，负载电阻与光电池内电阻串联，内电阻上总会分去一部分电压， 所以负载上的输出电压总是会小于开路电压。
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答：（一）PIN 光电二极管
工作原理：PIN 光电二极管是一种快速光电二极管，PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I，其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点，PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 （1）证明：光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ，式中：Ф0 为入射辐射功率，e
为电子电量，η为量子效率，hv 为入射光子能量；（2）通常光电二极管的内增益 M=1，不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压，负载电阻 50Ω 自身的噪声电压）：
U
2 in
=
2eiΔf
⋅
R2
+
4kT Δf
⋅
R
=

光电探测技术与应用第4章课后习题与答案


最大输出功率 Pm U m I m 340.8 56 10 3 19.08mW 转换效率 m
Pm Pm 19.08 9.54% E S 200 1

7 已知光电三极管变换电路及其伏安特性曲线如图 3-45 所示。若光敏面上的照 度变化 e 120 80sin wt (lx) ，为使光电三极管的集电极输出电压为不小于 4V 的 正弦信号， 求所需要的负载电阻 RL 、 电源电压 U bb 及该电路的电流、 电压灵敏度， 并画出三极管输出电压的波形。
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
而 ID
I e
qU oc kT
1 e
6 10 3
1.61019 550103 1.3810 23300
3.529 10 12 A 3.529 10 9 mA 1
则 I D 相对于 I 非常小，
U oc1 U oc
I 1 I D KT ln q I I D
解：由题意，当 T=300K， E e U oc 550mV , I SC 28mA ，则由
U oc
100mW / cm 2 时，
q kT I 以及 I sc I (1 e d ) e , ln 1 hv q ID
E e1 200 I sc 28 56mA Ee 100
，
E e1 50mW / cm 2时
U oc1 U oc
I sc1 I 1
Ee1 50 I sc 6 3mA Ee 100
KT1 I1 KT I 1 1 In I q I 又 T1 T q I D D
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3、光电导器件的光电效应主要依赖于 非平衡载流子中多数载流子的产生与复合 运动，驰豫时间大，响应速度慢，频率响 应性能较差。而光伏器件主要依赖于结区 非平衡载流子中少数载流子的漂移运动， 驰豫时间短，频率特性好。 4、有些器件如APD（雪崩二极管）、 光电三极管等具有很大的内增益，不仅灵 敏度高，还可以通过较大的电流。 基于上述特点，PV探测器应用非常广 泛，多用于光度测量、光开关、图象识别、 自动控制等方面。
1、光电池的结构特点
光电池核心部分是一个PN结，一般作成 面积大的薄片状，来接收更多的入射光。 在N型硅片上扩散P型杂质（如硼），受 光面是P型层 或在P型硅片上扩散N型杂质（如磷）， 受光面是N型层
受光面有二氧化硅抗反射膜，起到增透作 用和保护作用。
上电极做成栅状，便于更多的光入射。 由于光子入射深度有限，为使光照到PN 结上，实际使用的光电池制成薄P型或薄N型。
§3半导体结型光电器件
半导体结型光电器件是利用半导体PN结光生伏特效应来工作的光电探测器， 简称PV（photovoltall）探测器。按照对 光的敏感“结”的种类不同，又可分为 pn结型，PIN型，金属一半导体结型（肖 特基势垒型）和异质结型，最常用的光伏 探测器有光电池、光电二极管、光电三极 管、PIN管，雪崩光电二极管等。
开关测量（开路电压输出）。
线性检测（短路电流输出）
随着负载RL的增大，线性范围将越来越小。 因此，在要求输出电流与光照度成线性关系时， 负载电阻在条件许可的情况下越小越好，并限 制在适当的光照范围内使用。
4、光电池的应用
（1）光电探测器件
利用光电池做探测器有频率响应高，光电
流随光照度线性变化等特点。
一、结型光电器件工作原理
1、平衡下的P-N结 由半导体理论可得： ①势垒高度
NAND qVD kT ln ni2
②结区宽度
1 2 r 0 N A N D W [ ( )(VD V )] 2 q NAND
③结电容 ④结电流
1 q r 0 N D N A 1 C j A[ ( ) ]2 2 N A N D VD V
（3）温度特性
随着温度的上升，硅光电池的光谱响应向长波方向移 动，开路电压下降，短路电流上升。光电池做探测器件时， 测量仪器应考虑温度的漂移，要进行补偿。
开路电压下降大约
23mV/度 短路电流上升大约 10-510-3mA/度
（4）光谱响应度
硅光电池： 响应波长0.4-1.1微米， 峰值波长0.8-0.9微米。 硒光电池： 响应波长0.34-0.75微米， 峰值波长0.54微米。
当I 0，得到开路电压 Ip kT U oc ln( 1) q I0 当U 0，得到短路电流 I sc I p I sc与入射光强度成正比 开路电压与入射光强度的对数成正比
3、光电池的特性
（ 1）伏安特性
无光照时，光电池伏安特性曲线与普通半 导体二极管相同。 有光照时，沿电流轴方向平移，平移幅度 与光照度成正比。 曲线与电压轴交点称为开路电压VOC，与 电流轴交点称为短路电流ISC。
（5）光电池的光照特性
连接方式：开路电压输出---(a) 短路电流输出---(b)
光电池在不同的光强照射下可产生不同的 光电流和光生电动势。
短路电流在很大范围内与光强成线 性关系。 开路电压随光强变化是非线性的， 并且当照度在2000lx时趋于饱和。 光照特性--开路电压输出：非线性(电压---光强)， 灵敏度高 短路电流输出：线性好(电流---光强) ， 灵敏度低
光电池伏安特性曲线
反向电流随光照度的增加而上升
I
U
照度增加
（2）时间和频率响应
硅光电池频率特性好 硒光电池频率特性差 硅光电池是目前使用最广泛的光电池
要得到短的响应时间，必须选用小的负载电阻 RL； 光电池面积越大则响应时间越大，因为光电池
面积越大则结电容Cj越大，在给定负载时，时间常
数就越大。故要求短的响应时间，必须选用小面积 的光电池。
I I 0 (e
ห้องสมุดไป่ตู้
qV kT
1)
受到光照时，光激发载流子在P-n结上内 电场作用下形成光生电流IP，总电流是两者 qV 之差， I L I 0 (e kT 1) I P 此处V是外电路加到P-n结上的电压，正向是 P区为正，n区为负。
光电流在P-n结上是由n区指向P区，故 与外电压产生电流方向相反。如以光电 流 I P 方向为电流正方向，则：
化合物太阳能电池
三五族化合物电池和二六族化合物电池。 三五族化合物电池主要有GaAs电池、InP电 池、GaSb电池等; 二六族化合物电池主要有CaS/CuInSe电池、 CaS/CdTe电池等。 在三五族化合物太阳能电池中,GaAs电池的 转换效率最高,可达28%;
GaAs 化合物太阳能电池
• Ga是其它产品的副产品,非常稀少珍贵;As 不是 稀有元素,有毒。
当光敏二极管的PN结上加相当大的反向 偏压时，在结区产生一个很高的电场，使进 入场区的光生载流子获得足够的能量，通过 碰撞使晶格原子电离，而产生新的电子—空 穴对。
新的电子—空穴对在强电场的作用下分 别向相反方向运动．在运动过程中，又有可 能与原子碰撞再一次产生电子—空穴对。
只要电场足够强，此过程就将继续下去， 达到载流子的雪崩倍增。通常，雪崩光敏二 极管的反向工作偏压略低于击穿电压。
I L I P I 0 (e
qV kT
1)
二、光电池
光电池是根据光生伏特效应制成的将光能 转换成电能的一种器件。
PN结的光生伏特效应：当用适当波长的 光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外 电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区， 相当于PN结上加一个正电压。 半导体内部产生电动势（光生电压）；如 将PN结短路，则会出现电流（光生电流）。
由于击穿电压会随温度漂移，必须根据环
境温度变化相应调整工作电压。
2. 雪崩光电二极管特点 雪崩光电二极管具有电流增益大，灵敏度高，频 率响应快，带宽可达100GHz。是目前响应最快的一种
光敏二极管。
不需要后续庞大的放大电路等特点。因此它在微 弱辐射信号的探测方向被广泛地应用。 在设计雪崩光敏二极管时，要保证载流子在整个 光敏区的均匀倍增，这就需要选择无缺陷的材料，必
非晶硅太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池组件的制造采用薄膜 工艺, 具有较多的优点,例如:沉积温度低、衬底材 料价格较低廉,能够实现大面积沉积。
非晶硅的可见光吸收系数比单晶硅大,是单晶
硅的40倍,1微米厚的非晶硅薄膜,可以吸引大约 90%有用的太阳光能。 非晶硅太阳能电池的稳定性较差, 从而影响 了它的迅速发展。
2、光电池等效电路
q I L I p I 0 {exp[ (U I L Rs )] 1} kT I p为光电池等效电路中的恒流源 I 0为光电池等效二极管反向饱和电流, q为电子电荷量 U 为光电池输出电压 Rs为光电池等效电路中串联电阻，Rs 很小，可以忽略 qU I L I p I 0 [exp( ) 1] kT
雪崩光电二极管的 倍增电流、噪声与偏压的关系曲线
在偏置电压较低时的A点以左，不发生雪
崩过程；随着偏压的逐渐升高，倍增电流逐渐
增加。从B点到c点增加很快，属于雪崩倍增区； 偏压再继续增大，将发生雪崩击穿；同时噪声 也显著增加，如图中c点以右的区域。因此， 最佳的偏压工作区是c点以左，否则进入雪崩
击穿区烧坏管子。
• GaAs化合物材料尤其适用于制造高效电池和多 结电池,这是由于GaAs具有十分理想的光学带隙 以及较高的吸收效率。
• GaAs 化合物太阳能电池虽然具有诸多优点,但是 GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了 用GaAs电池的普及。
太阳能
太阳能特点：
①无枯竭危险；②绝对干净；③不受资源分 布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能 源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获 取能源花费的时间短。
结型器件与均质型器件（如PC探测器） 比较，主要区别在于： 1、产生光电转换的部位不同。光电导 器件不管那一部分受光，电导率都会增大； 而结型器件只有光照到其结区，所产生的光 生载流子才能产生有效作用。 2、光电导器件无极性，工作时必须加 偏压；而光伏器件有确定的正负极性，工作 时可以加偏压，也可以不加偏压都能把光信 号转换成电信号。
要使太阳能发电真正达到实用水平，一是 要提高太阳能光电变换效率并降低成本；二是 要实现太阳能发电同现在的电网联网。
三、光敏二极管
1、光敏二极管结构
光敏二极管与普通二极管一样有一个PN结， 属于单向导电性的非线形元件。外形不同之处是在 光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线 照射，实现光电转换。 为了获得尽可能大的光生电流，需要较大的工 作面，即PN结面积比普通二极管大得多，以扩散 层作为它的受光面。 为了提高光电转换能力，PN结的深度较普通 二极管浅。
2、光电二极管（光敏二极管）符号
光敏二极管符号
光敏二极管接法
3、光敏二极管的偏置
（1）可以不加偏压，与光电池不同，光 敏二极管一般在负偏压情况下使用。 （2）大反偏压的施加，增加了耗尽层的 宽度和结电场，电子—空穴在耗尽层复合机会 少，提高了光敏二极管的灵敏度。 （3）增加了耗尽层的宽度，结电容减小， 提高器件的频响特性。 但是，为了提高灵敏度及频响特性，却不 能无限地加大反向偏压，因为它还受到PN结 反向击穿电压等因素的限制。
（2）将太阳能转化为电能
实际应用中，把硅光电池经串联、并联组
成电池组。
硅太阳能电池
硅太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多 晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。 单晶硅太阳能电池在实验室里最高的转换 效率为23%,而规模生产的单晶硅太阳能电池, 其效率为15%。 多晶硅半导体材料的价格比较低廉,但是 由于它存在着较多的晶粒间界而有较多的弱点。 多晶硅太阳能电池的实验室最高转换效率为 18%,工业规模生产的转换效率为10%。