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[光敏二極管]光敏二極管反向偏壓是什么意思

日期:2022-11-01

光敏二極管傳感器由半導體 pn 結組成,如激光二極管和激光二極管和 LED 物理學中描述的LED. 落在結上的光會導致電子-空穴對的形成。在光伏模式下,即沒有施加偏壓,電子-空穴對遷移到結的相對側,從而產生電壓(和電流,如果器件連接在電路中)。然而,大多數光電二極管都在光電導模式下工作,其中在結上施加反向偏壓。


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光敏二極管一、電荷載流子

在這種模式下運行提供了一些顯著的優勢。反向偏壓增加了耗盡區的寬度,從而導致更大的光敏區域允許更多的光收集。此外,偏壓會在結中產生強場,將載流子迅速掃出,從而降低發生重組的可能性。這確保了大的量子產率或光子到電荷載流子的有效轉換。光接收器物理)。在反向偏置光電二極管中,由偏置和電荷載流子產生的電流與寬動態范圍內的入射光強度成正比。


光敏二極管二、間隙半導體

半導體光子源和光子探測器之間的一個關鍵區別是前者需要使用直接間隙半導體,而后者可以使用間接間隙半導體。雖然能量和動量守恒的同時要求使得光子發射在間接間隙半導體中的可能性大大降低,但吸收的情況并非如此。一個容易實現的兩步過程發生在電子被激發到導帶中的高水平,然后是弛豫過程,其中它的動量轉移到聲子。由于這個過程可以是連續的,因此它比兩個步驟必須同時發生的發射過程更有可能。


光敏二極管三、光子探測器

其結果是,Si 和鍺 (Ge) 等 IV 族元素半導體可以成為高效的光子探測器,類似于 GaAs 或 InGaAs 等直接間隙 III-V 系統。Si 在電子電路和設備中無處不在,這使得 Si 光電二極管是儀器中最常見的光檢測器也就不足為奇了(參見圖 1,了解典型的設備架構)。Si 的光譜響應度涵蓋 UV、VIS 和 NIR。其他半導體材料的光電二極管可以覆蓋電磁頻譜的其他部分。Si 的光譜響應度涵蓋 UV、VIS 和 NIR。其他半導體材料的光電二極管可以覆蓋電磁頻譜的其他部分。Si 的光譜響應度涵蓋 UV、VIS 和 NIR。其他半導體材料的光電二極管可以覆蓋電磁頻譜的其他部分。


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光敏二極管四、電子轉換

光電二極管具有使它們與熱對應物區分開來的幾個特性。光子到電子的轉換非常迅速,因此這些探測器具有跟蹤快速變化的輻射水平的潛力。檢測率可以顯著高于熱檢測器。檢測機制強烈依賴于波長,即,由于光子到瓦特的轉換,響應度峰值在短波長處下降,而在長波長處,由于產生電子-空穴對所需的最小光子能量,響應度峰值下降。光電二極管的動態范圍可以非常大,超過 10 10的值用一個探測器。由于這種大的檢測率和動態范圍,光電二極管通常用于在很寬的范圍內測量光功率。


光敏二極管五、適應脈沖積分

對于 CW 或準 CW 源,這很簡單,對于脈沖源,程序可用于估計脈沖能量。光電二極管也可以用作能量傳感器,只要它們的時間響應可以適應脈沖積分。由于低端的檢測率降低(由于更快的時間響應)以及高端檢測器的線性響應飽和,這會導致動態范圍的減小。這是因為電子-空穴對開始重組而不是流過。


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