理论教育 光电二极管和光电晶体管:工作原理及应用总结

光电二极管和光电晶体管:工作原理及应用总结

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前还研制出一种雪崩式光电二极管。光电晶体管有两个PN 结,从而可以获得电流增益。集电极电流Ic是原始光电流的β 倍,因此光电晶体管比光电二极管灵敏度高许多倍。有时生产厂家还将光电晶体管与一只普通晶体管制作在同一个管壳内,连接成复合管形式,称为达林顿型光电晶体管,如图4-6所示。

光电二极管和光电晶体管:工作原理及应用总结

(1)光电二极管。光电二极管是一种利用PN 结单向导电性的结型光电器件,与一般半导体二极管不同之处在于其PN 结装在透明管壳的顶部,以便接受光照,如图4-5(a)所示。它在电路中处于反向偏置状态,如图4-5(b)所示。

图4-5 光电二极管

(a)结构示意图图形符号 (b)基本应用电路

在没有光照时,由于二极管反向偏置,所以其反向电流很小,这时的电流称为暗电流。当光照射在二极管的PN 结上时,在PN 结附近产生电子—空穴对,并在外电场的作用下,漂移越过PN 结,产生光电流。若入射光的照度增强,则光产生的电子—空穴对数量随之增加,光电流也相应增大。光电流与光照度成正比。(www.daowen.com)

目前还研制出一种雪崩式光电二极管(APD)。由于APD 利用了二极管PN 结的雪崩效应(工作电压在100V 左右),所以灵敏度极高,响应速度极快,可达数百兆赫兹,可用于光纤通信及微光测量。

(2)光电晶体管。光电晶体管有两个PN 结,从而可以获得电流增益。它的结构、等效电路、图形符号及应用电路分别如图4-6(a)至图4-6(d)所示。光线通过透明窗口落在集电结上,当电路按图4-6(d)连接时,集电结反偏,发射结正偏。与光电二极管相似,入射光在集电结附近产生电子—空穴对,电子受集电结电场的吸引流向集电区,基区中留下的空穴构成“纯正电荷”,使基区电压升高,致使电子从发射区流向基区,由于基区很薄,所以只有一小部分从发射区来的电子与基区的空穴结合,而大部分的电子穿越基区流向集电区,这一段过程与普通晶体管的放大作用相似。集电极电流Ic是原始光电流的β 倍,因此光电晶体管比光电二极管灵敏度高许多倍。有时生产厂家还将光电晶体管与一只普通晶体管制作在同一个管壳内,连接成复合管形式,称为达林顿型光电晶体管,如图4-6(e)所示。它的灵敏度更大(β=β1β2)。但是达林顿光电晶体管的漏电(暗电流)较大,频响较差,温漂也较大。

图4-6 光电晶体管

(a)结构;(b)等效电路;(c)图形符号;(d)应用电路;(e)达林顿型光电晶体管

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