光生伏特效應(yīng)及器件

一內(nèi)光電效應(yīng)及器件

當(dāng)光照射在物體上,使物體得電阻率ρ發(fā)生變化,或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)得現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng),她多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理得不同,內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類:

1光電導(dǎo)效應(yīng)及器件

(1)光電導(dǎo)效應(yīng)在光線作用,電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài),而引起材料電導(dǎo)率得變化,這種現(xiàn)象被稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。基于這種效應(yīng)得光電器件有光敏電阻。<#>過程:當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí),價(jià)帶中得電子受到能量大于或等于禁帶寬度得光子轟擊,并使其由價(jià)帶越過禁帶躍入導(dǎo)帶,如圖,使材料中導(dǎo)帶內(nèi)得電子和價(jià)帶內(nèi)得空穴濃度增加,從而使電導(dǎo)率變大。導(dǎo)帶價(jià)帶禁帶自由電子所占能帶不存在電子所占能帶價(jià)電子所占能帶Eg材料得光導(dǎo)性能決定于禁帶寬度,對(duì)于一種光電導(dǎo)材料,總存在一個(gè)照射光波長限λ0,只有波長小于λ0得光照射在光電導(dǎo)體上,才能產(chǎn)生電子能級(jí)間得躍進(jìn),從而使光電導(dǎo)體得電導(dǎo)率增加。式中ν、λ分別為入射光得頻率和波長。為了實(shí)現(xiàn)能級(jí)得躍遷,入射光得能量必須大于光電導(dǎo)材料得禁帶寬度Eg,即⑵光敏電阻

①光敏電阻得工作原理和結(jié)構(gòu)

光敏電阻結(jié)構(gòu)(a)光敏電阻結(jié)構(gòu);(b)光敏電阻電極;(c)光敏電阻接線圖②光敏電阻演示

當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí),光生電子—空穴對(duì)增加,阻值減小,電流增大。暗電流(越小越好)光電池得示意圖+光PN－SiO2RL(a)光電池得結(jié)構(gòu)圖I光(b)光電池得工作原理示意圖PN2光生伏特效應(yīng)及器件

⑴光生伏特效應(yīng)在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向得電動(dòng)勢(shì)得現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)得光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。⑵光電池光電池就是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能得器件。

①光電池得結(jié)構(gòu)和工作原理硅光電池得結(jié)構(gòu)如圖所示。⑶光敏二極管①光敏二極管得結(jié)構(gòu)和工作原理光敏二極管符號(hào)如圖。光敏二極管得結(jié)構(gòu)與一般二極管相似、她裝在透明玻璃外殼中,其PN結(jié)裝在管頂,可直接受到光照射。光敏二極管在電路中一般就是處于反向工作狀態(tài),如圖所示。PN光光敏二極管符號(hào)RL

光PN光敏二極管接線

光敏二極管在電路中一般就是處于反向工作狀態(tài)。光敏二極管得光照特性就是線性得,適合檢測(cè)等方面得應(yīng)用。RL

光PNPN光⑶光敏二極管①光敏二極管得結(jié)構(gòu)和工作原理大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜②光敏二極管外形

將光敏二極管得PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部得正下方,光照射到光敏二極管得PN結(jié)時(shí),電子-空穴對(duì)數(shù)量增加,光電流與照度成正比。

③光敏二極管得反向偏置接線(參考上頁圖)及光電特性演示

在沒有光照時(shí),由于二極管反向偏置,反向電流(暗電流)很小。

當(dāng)光照增加時(shí),光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。

光敏二極管得反向偏置接法UO+—光照光敏三極管

光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)。與普通三極管相似,有電流增益,靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管得基極沒有引出線,只有正負(fù)(c、e)兩個(gè)引腳,所以其外型與光敏二極管相似,從外觀上很難區(qū)別。

⑷光敏三極管光敏三極管有PNP型和NPN型兩種,如圖。其結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似,具有電流增益,只就是她得發(fā)射極一邊做得很大,以擴(kuò)大光得照射面積,且其基極不接引線。當(dāng)集電極加上正電壓,基極開路時(shí),集電極處于反向偏置狀態(tài)。當(dāng)光線照射在集電結(jié)得基區(qū)時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì),在內(nèi)電場(chǎng)得作用下,光生電子被拉到集電極,基區(qū)留下空穴,使基極與發(fā)射極間得電壓升高,這樣便有大量得電子流向集電極,形成輸出電流,且集電極電流為光電流得β倍。PPNNNPeb

bcRLEec集電結(jié)一邊做得很大,以擴(kuò)大光得照射面積,且基極一般不接引線。PPNbecNNPebc⑷光敏三極管普通