结型光电器件演示文稿

结型光电器件演示文稿当前第1页\共有75页\编于星期一\12点（优选）结型光电器件当前第2页\共有75页\编于星期一\12点4.光电导惰性弱光强光稳定前：撤光后：稳定前：撤光后：光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的。同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这些现象称为弛豫过程或惰性。当前第3页\共有75页\编于星期一\12点5.前历效应

是指光敏电阻的响应特性与工作前的“历史”有关的一种现象。前历效应有暗态前历效应与亮态前历效应之分。当前第4页\共有75页\编于星期一\12点知识准备1.费米能级EF：反映电子的填充水平，是电子统计规律的一个基本概念。2.费米分布函数：电子达到热平衡时，能量为E的能级被电子占据的几率。3.金属，半导体和绝缘体的能带及费米能级在能带中的位置：当前第5页\共有75页\编于星期一\12点4.金属半导体接触：半导体器件必须与外部电路相连接，这种连接是通过金属—半导体结来实现的，这种金属—半导体结称为金属半导体接触。

4.1金属的功函数Wm：金属的功函数表示为一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱，功函数越大，电子越不容易离开金属。

4.2真空能级E0：电子达到完全自由而不受核的作用时所具有的能级。

4.3半导体的功函数Ws：半导体的功函数是把一个起始能量等于费米能级的电子，由内部逸出到真空中所需要的最小能量。

4.4半导体的电子亲和能χ：亲和能表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。对半导体而言，二者之差是指导带底部与费米能级的能量差。当前第6页\共有75页\编于星期一\12点E0Wm(EF)mEv(EF)SE0EnχWsEc金属中的电子势阱半导体的功函数和电子亲合力肖特基接触当前第7页\共有75页\编于星期一\12点Ev(EF)SEnχWsEcWm(EF)mE0金属和n型半导体接触能带图(Wm>Ws)(a)接触前(a)肖特基接触当前第8页\共有75页\编于星期一\12点WmEFq(V’s-Vm)EvEnχWsEcD金属和n型半导体接触能带图(Wm>Ws)(b)间隙很大(b)肖特基接触当前第9页\共有75页\编于星期一\12点qVDqфnsEcEFEvEnEcqVDqфnsEFq(V’s-Vm)EvEnχWm金属和n型半导体接触能带图(Wm>Ws)(c)紧密接触；(d)忽略间隙(c)(d)肖特基接触当前第10页\共有75页\编于星期一\12点金属和n型半导体接触能带图(Wm<Ws)EcEvχ

-WmEFWs-Wm欧姆基接触当前第11页\共有75页\编于星期一\12点半导体-金属正压，反偏，势垒增大，无电流；金属-半导体正压，正偏，势垒减小，有电流。肖特基接触所以栅极一般情况下加负偏压当前第12页\共有75页\编于星期一\12点欧姆接触金属-半导体正压，正偏半导体-金属正压，反偏ee当前第13页\共有75页\编于星期一\12点本章主要内容：3.1结型光电器件的工作原理3.2光电池;3.3光电二极管，光电晶体管；3.4象限式光电器件；3.5PIN管；3.6位置敏感探测器(PSD)；3.7雪崩光电二极管；当前第14页\共有75页\编于星期一\12点

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。

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、光电耦合器件等。

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，首先必须弄清楚它的工作模式问题。

2.1结型光电器件的工作原理当前第15页\共有75页\编于星期一\12点

为了便于理解在后面将要引入的光伏探测器的等效电路，有必要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。2.1结型光电器件工作原理mA

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，并用一理想电流表记录光照下流过回路的电流，该电流为短路光电流当前第16页\共有75页\编于星期一\12点（一）热平衡状态下的PN结P型材料和N型材料紧密接触，在交界处就形成PN结在热平衡条件下，PN结中净电流为零

如果有外加电压时结内平衡被破坏，此时流经PN结的电流方程？ID与外加电压有关当U=0时？当U>0时？当U<0时？当前第17页\共有75页\编于星期一\12点P型材料和N型材料紧密接触，在交界处就形成PN结在热平衡条件下，PN结中净电流为零。如果有外加电压时结内平衡被破坏，此时流经PN结的电流方程为ID与外加电压有关热平衡状态下的PN结当前第18页\共有75页\编于星期一\12点PN

结在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。1．PN结的形成当前第19页\共有75页\编于星期一\12点P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区，也称耗尽层。PN结的形成当前第20页\共有75页\编于星期一\12点漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。当前第21页\共有75页\编于星期一\12点－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空间电荷区N型区P型区电位VV0当前第22页\共有75页\编于星期一\12点－－－－++++RE（1）.PN

结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。当前第23页\共有75页\编于星期一\12点（2）.PN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_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。RE当前第24页\共有75页\编于星期一\12点（３）PN结的电流方程

PN结V-I特性表达式其中：PN结的伏安特性在常温下（T=300K）：uD——外加电压VT=kT/q——温度的电压当量IS——反向饱和电流（其中玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K，电子电量q=1.6×10-9C，则VT=T/11600V）当外加正向电压，uD>>UT时，，PN结为正向导通状态。当外加反向电压，uD>>UT时，，PN结为反向截止状态。当前第25页\共有75页\编于星期一\12点NPRL(二).光照下的PN结ID

假定光生电子-空穴对在PN结的结区内产生。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。UIP+-

流过负载的电流产生的压降，对PN结来说就好像是一个正偏置，从而产生正向电流！自偏置IP与光照有关，随着光照增大而增大开路电压短路电流不同光照下的伏安特性曲线当前第26页\共有75页\编于星期一\12点光伏效应有两个重要参数:

当负载电阻短路(即RL=0)时，光生电压接近于零，流过器件的电流叫短路电流，用Isc表示

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

开路电压和短路电流当前第27页\共有75页\编于星期一\12点不同光照下的伏安特性曲线跟反向饱和电流方向相同第一象限是正偏压状态，id本来就很大，所以光电流不起重要作用。作为光电探测器，工作在这一区域没有意义。第三象限，是反偏压状态。这时id=iO，它是普通二极管中的反向饱和电流，现在称为暗电流(对应于光功率P=0)，数值很小，这时的光电流(等于i-iO)是流过探测器的主要电流，这对应于光导工作模式。当前第28页\共有75页\编于星期一\12点不同光照下的伏安特性曲线跟反向饱和电流方向相同在外偏压为零或第四象限。流过探测器的电流仍为反向光电流，随着光功率的不同，出现明显的非线性。这时探测器的输出是通过负载电阻RL上的电压或流过RL上的电流来体现，因此，称为光伏工作模式。通常把光伏工作模式的光伏探测器称为光电池。当前第29页\共有75页\编于星期一\12点通常把光伏工作模式的光伏探测器称为光电池。

在零偏置的开路状态，结型光电器件产生光生伏特效应，称为光伏工作模式。

在反偏置状态，无光照时结电阻很大，结电流很小；有光照时，结电阻变小，电流变大，而且流过它的光电流随照度变化而变化，称为光电导工作模式。

通常把光导工作模式的光伏探测器称为光电二极管，因为它的外回路特性与光电导探测器十分相似。当前第30页\共有75页\编于星期一\12点不同光照下的伏安特性曲线

一般硅光电池工作在第三四象限的交界处。若反偏，则伏安特性将延伸到第三象限；

普通二极管工作在第一象限；光电二极管工作在第三象限，否则没有光电效应。跟反向饱和电流方向相同当前第31页\共有75页\编于星期一\12点二、硅光电池

光电池主要功能是在零偏置的情况下能将光信号转换成电信号。按用途光电池可分为太阳能光电池和测量光电池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）。由卫星组成的太空电站可在高空轨道上大面积聚集阳光，并转换成电能，再通过微波发生器转换成微波发回地面，地面接收天线再把微波整流并送往相关电力网，供用户使用。

两种转换方式?当前第32页\共有75页\编于星期一\12点（二）分类：1、金属-半导体接触型（肖特基结）（硒光电池）；2、PN结型（硅光电池）。2DR（P型Si为基底）2CR（N型Si为基底）透明的二氧化硅保护膜：防潮、增加对入射光的吸收（1）按基底材料来分：2.2硅光电池的基本结构和工作原理当前第33页\共有75页\编于星期一\12点

硅光电池的受光面的输出电极多做成梳齿状或“E”字型电极，其目的是便于透光和减小硅光电池的内电阻。

图2DR型硅光电池，它是以P型硅为衬底，然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。当前第34页\共有75页\编于星期一\12点注意：1、上、下电极区分2、上电极栅指状目的3、受光表面涂保护膜的目的当前第35页\共有75页\编于星期一\12点（2）按结构阵列式：分立的受光面；象限式（激光制导）：参数相同的独立光电池；硅蓝光电池（探测蓝紫光）：PN结距受光面很近。当前第36页\共有75页\编于星期一\12点（3）按用途太阳能光电池：用作电源（效率高，成本低）；测量用光电池：探测器件（线性、灵敏度高等）。（4）按材料硅光电池：光谱响应宽，频率特性好；硒光电池：波谱峰值位于人眼视觉内；薄膜光电池：CdS增强抗辐射能力；紫光电池：PN结0.2~0.3µm,短波峰值600nm。当前第37页\共有75页\编于星期一\12点硅光电池的特性参数

光照特性有伏安特性、照度-电流电压特性和照度-负载特性。1.光照特性

特性参数主要有：光照特性、光谱特性、频率特性、温度特性不同照度时的伏-安特性曲线.一般硅光电池工作在第四象限。若硅光电池工作在反偏置状态，则伏安特性将延伸到第三象限

伏安特性：表示输出电流和电压随负载电阻变化的曲线。当前第38页\共有75页\编于星期一\12点

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这就是硅光电池的开路电压和短路电流与光照的关系,由此图可看出什麽?当RL=∞(开路)时，光电池的开路电压，以Voc表示当RL＝0时所得的电流称为光电池短路电流，以Isc表示

实际应用时，都接负载，光电池光照与负载的特性曲线

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(禁止)在强光照范围内使用

当前第39页\共有75页\编于星期一\12点

几种常见光电池的相对光谱响应曲线:硒光电池与人眼视见函数相似，砷化镓量子效率高，噪声低，响应在紫外区和可见光区。2.光谱特性

光谱响应特性表示在入射光能量保持一定的条件下，光电池所产生的短路电流与入射光波长之间的关系，一般用相对响应表示。

线性测量中，要求光电池有高的灵敏度和稳定性，同时要求与人眼视见函数有相似的光谱响应特性。锗光电池长波响应宽，适合作红外探测器当前第40页\共有75页\编于星期一\12点

由图可见：负载大时频率特性变差，减小负载可减小时间常数τ，提高频响。但是负载电阻RL的减小会使输出电压降低，实际使用时根据具体要求而定。3.频率特性

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

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。右图为硅光电池的频率特性曲线。当前第41页\共有75页\编于星期一\12点4．温度特性

光电池的温度特性曲线主要指光照射时它的开路电压Uoc与短路电流Isc随温度变化的情况。光电池的温度特性曲线如图所示从图知：开路电压Uoc随着温度的升高而减小,其值约为2～3mV/oC;从图知：短路电流Isc随着温度的升高而增大，增大比例约为10-5～10-3mA/oC数量级。为什么？因为反向饱和电流也增大。当前第42页\共有75页\编于星期一\12点光电池应用

把光能直接转化成电能，需要最大的输出功率和转化效率。1、光电池用作太阳能电池

利用其光敏面大，频率响应高，光电流与照度线性变化，适用于开关和线性测量等。2、光电池用作检测元件

可把受光面做得较大，或把多个光电池作串联或并联组成电池组，与镍镉蓄电池配合；可作为卫星、微波站等无输电线路地区的电源供给。当前第43页\共有75页\编于星期一\12点半导体-金属正压，反偏，势垒增大，无电流；金属-半导体正压，正偏，势垒减小，有电流。肖特基接触所以栅极一般情况下加负偏压1.金属半导体接触：半导体器件必须与外部电路相连接，这种连接是通过金属—半导体结来实现的，这种金属—半导体结称为金属半导体接触。

知识回顾当前第44页\共有75页\编于星期一\12点欧姆接触金属-半导体正压，正偏半导体-金属正压，反偏ee当前第45页\共有75页\编于星期一\12点2.光电效应

光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。内光电效应是被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。外光电效应被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象称为外光电效应。当前第46页\共有75页\编于星期一\12点2.1光电导效应光L面积A+VgE导带禁带价带本征导带价带施主能级受主能级杂质EiEi-电子-空穴

光电导效应可分为本征光电导效应与杂质光电导效应两种。本征半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴。光生电子与空穴使半导体的电导率发生变化。这种在光的作用下由本征吸收引起的半导体电导率的变化现象称为本征光电导效应。

当前第47页\共有75页\编于星期一\12点2.2PN结光伏效应

光生伏特效应是基于半导体PN结基础上的一种将光能转换成电能的效应。当入射辐射作用在半导体PN结上产生本征吸收时，价带中的光生空穴与导带中的光生电子在PN结内建电场的作用下分开，并分别向如下图所示的方向运动，形成光生伏特电压或光生电流的现象。当前第48页\共有75页\编于星期一\12点2.3光电发射效应（外光电效应）

当物质中的电子吸收足够高的光子能量，电子将逸出物质表面成为真空中的自由电子，这种现象称为光电发射效应或称为外光电效应。外光电效应中光电能量转换的基本关系为

表明，具有能量的光子被电子吸收后，只要光子的能量大于光电发射材料的光电发射阈值A0，则质量为m的电子的初始动能便大于0。

光电发射存在长波限当前第49页\共有75页\编于星期一\12点3.不同光照下的伏安特性曲线

一般硅光电池工作在第四象限。若反偏，则伏安特性将延伸到第三象限；

普通二极管工作在第一象限；光电二极管工作在第三象限，否则没有光电效应。当前第50页\共有75页\编于星期一\12点4.光电池的结构1、上、下电极区分2、上电极栅指状目的3、受光表面涂保护膜的目的当前第51页\共有75页\编于星期一\12点3.1结型光电器件的工作原理3.2光电池;3.3光电二极管，光电晶体管；3.4象限式光电器件；3.5PIN管；3.6位置敏感探测器(PSD)；3.7雪崩光电二极管；当前第52页\共有75页\编于星期一\12点（一）、光电二极管1.硅光电二极管结构及工作原理

光电二极管是基于PN结的光电效应工作的，它主要用于可见光及红外光谱区。光电二极管通常在反偏置条件下工作，也可用在零偏置状态。

没有光照：由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。

有光照射：在二极管的PN结附近产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。

3.3光电二极管和光电三极管当前第53页\共有75页\编于星期一\12点

没有光照时:由于二极管反向偏置，反向电流（暗电流）很小

光照增加时:光电流Ip与光照度成正比关系

当前第54页\共有75页\编于星期一\12点2023/6/1155光敏二极管演示

当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）当前第55页\共有75页\编于星期一\12点光敏二极管符号

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。

光敏二极管接法

硅光电二极管符号和接法当前第56页\共有75页\编于星期一\12点国产硅光电二极管按衬底材料的不同分为:2CU系列以N-Si为衬底；2DU系列以P-Si为衬底。2CU系列光电二极管有两个引出线(前极、后极)2DU系列光电二极管有三条引出线(前极、后极和环极)2DU管加环极的目的是为了减少暗电流和噪声。硅光电二极管结构示意图当前第57页\共有75页\编于星期一\12点2.与普通二极管相比共同点：一个PN结，单向导电性不同点：（1）受光面大，PN结面积更大，PN结深度较浅（2）表面有防反射的SiO2保护层（3）外加反偏置3.与光电池相比共同点：均为PN结，利用光伏效应，SiO2保护膜不同点：（1）结面积比光电池的小，频率特性好;（2）光生电势与光电池相同，但电流比光电池小;（3）可在零偏压下工作，常在反偏置下工作。当前第58页\共有75页\编于星期一\12点

在N+侧开窗，引出一个电极作“集电极c”，中间的P型层引出“基极b”，也可以不引出来，在N型硅片的衬底上引出一个“发射极e”。硅光电三极管的外型有光窗,管脚有三根引线或二根引线,管型分为PNP型和NPN型。（二）.硅光电三极管

硅光电三极管具有电流放大作用，它的集电极电流受基极的光强控制。

以N型硅片作衬底，扩散硼而形成P型，再扩散磷而形成重掺杂N+层。以3DU型为例讨论硅光电三极管的结构和工作原理NPN型称3DU型,PNP型称3CU型。1.硅光电三极管的结构和工作原理NPN+这就构成一个光电三极管注：需保证发射结正偏，集电结反偏。UCIp当前第59页\共有75页\编于星期一\12点

当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，管内载流子的运动情况可用下图说明。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15Vb

①.发射区向基区注入电子②.电子在基区中边扩散边复合③.电子被集电区收集

IEP根据电荷守衡有ICN+IBN=IENIEP<<IEN

，发射极电流IE≈IEN。形成基区复合电流IBN,为基极电流IB的主要部分形成集电区收集电流ICN,为集电极电流IC的主要部分。IENIBNICNICBO④.集电结少子漂移集电结反偏，两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。知识回顾：双极性晶体管--载流子的传输过程当前第60页\共有75页\编于星期一\12点

通过对管内载流子传输的讨论可以看出，在晶体管中，窄的基区将发射结和集电结紧密地联系在一起。从而把正偏下发射结的正向电流几呼全部地传输到反偏的集电结回路中去。这是晶体管能实现放大功能的关键所在。④.集电结少子漂移集电结反偏，两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO当前第61页\共有75页\编于星期一\12点由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系：cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIEPIENIBNICNICBO知识回顾：双极性晶体管--电流分配关系当前第62页\共有75页\编于星期一\12点由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系：cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO定义共发射极直流电流放大系数为知识回顾：双极性晶体管--电流分配关系当前第63页\共有75页\编于星期一\12点cICeIENPNRCUCC15VbIEPIENIBNICNICBO光电三极管--电流分配关系Ip当前第64页\共有75页\编于星期一\12点根据共发射极电流关系有：

Ib＝IpIe＝（1+β）

Ib

Ic=Ie=

（1+β）

Ip=（1+β）

E·SE当前第65页\共有75页\编于星期一\12点

利用光刻技术，将一个圆形或方形的光敏面窗口分隔成几个有一定规律的的区域(但背面仍为整片)，每一个区域相当于一个光电二极管。理想情况下，每个光电二极管应有完全相同的性能参数。实际上它们的转换效率往往不一致，使用时必须精心挑选。

象限探测器实质是一个面积很大的结型光电器件，很像一个光电池；2.4象限探测器当前第66页\共有75页\编于星期一\12点

光斑偏向P2区，则输出电压U>0，其大小反映光斑偏离程度；

光斑偏向P1区，则输出电压U<0，其大小反映光斑偏离程度存在缺点：1、存在死区，光斑越小死区的影响越明显；2、若光斑全在一个象限，输出电信号无法表示其精确位置3、精度易受光强变化影响，分辨率不高什么是死区？==当前第67页\共有75页\编于星期一\12点

PIN型光电二极管又称快速光电二极管，它的结构分三层。PIN光电二极管的优点由于I层比PN结宽的多，光生电流增大，灵敏度提高。由于耗尽层变宽，从而展宽了光电转换的有效工作范围，提高了量子效率；

在P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I层。2.5.PIN型光电二极管由于耗尽层变宽，结电容变小；提高响应速度；由于I层电阻率很高，故能承受的电压增大，电场增强，从而缩短了载流子的渡越时间，频带宽度可以达到10GHz当前第68页\共有75页\编于星期一\12点

PSD包含有三层，上面为P层，下面为N层，中间为I层，它们全被制作在同一硅片上，P层既是光敏层，也是一个均匀的电阻层。

光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的PIN型光电二极管，面积较大，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。一般称为PSD。

P层I层N层PSD是利用离子注入技术制成的一种可确定光的能量中心位置的结型光电器件，有一维的和二维的两种。2.6.光电位置传感器(PSD)当前第69页\共有75页\编于星期一\12点

由于P层的电阻是均匀的，由两极输出的电流分别与光点到两电极的距离成反比。

光射到PSD的光敏面上时，在入射位置表面下就产生与光强成比例的电荷，此电荷通过P层向电极流动形成光电流。

设两电极间距离为2L，经电极①和电极②输出的光电流分别为I1和I2

，电极③输出的电流为I0PSD器件的工作原理

I0=I1+I2

若以PSD的中心点为原点建立坐标系(坐标轴)，设光点离中心点的距离为xA，于是有：OxA当前第70页\共有75页\编于星期一\12点

雪崩倍增效应:当在光电二极管上加（100-200V）反向偏压时，在结区产生一个很强的电场。结区的光生载流子受强电场的加速获得很大的能量，与原子碰撞时可使原子电离，新生的电子-空穴对在向电极运动过程中又获得足够能量，再次与原子碰撞，又产生新的电子-空穴对。这一过程不断重复，使PN结内电流急剧增加，雪崩光电二极管有以下特征：1）灵敏度很高:电流增益可达102～103；2）响应速度快:响应时间只有0.5ns，响应频率可达100GHz；3）噪声等效功率很小:约为10-15W。4）反偏压高,可达200V,接近于反向击穿电压。广泛用于光纤通讯、弱信号检测、激光测距等领域。

雪崩光电二极管是借助强电场产生载流子倍增效应工作的一种高速光电二极管。雪崩倍增效应2.7雪崩光电二极管；当前第71页\共有75页\编于星期一\12点

从图可见：在同一块硅片上制造两个深浅不同的PN结。

光谱响应特性浅结深结

半导体色敏器件是根据人眼视觉的三色原理，利用不同结深的光电二极管对各种波长的光谱响应率不同的现象制成的。（1）．半导体色敏器件的工作原理半导体色敏器件的结