如果在P（N）型半导体表面用扩散或离子注入等方法引入N（P）型杂质，则在P（N）型半导体表面形成一个N（P）型层，在N（P）型层与P（N）型半导体交界面就形成了P-N结。在P-N结中，当自建电场对载流子的漂移作用与载流子的扩散作用相等时，载流子的运动达到相对平衡，P-N结间就建立起一个相对稳定的势垒，形成平衡P-N结。

如图9-10所示，P-N结受辐照时，P区、N区和结区都产生电子-空穴对，在P区产生的电子和在N区产生的空穴扩散进入结区，在电场的作用下，电子移向N区，空穴移向P附加电势差，这就是光生电动势。它与原来的平衡P-N结势垒方向刚好相反，这就要降低P-N结的势垒高度，使扩散电流增加，达到新的平衡，这就是光伏探测器的物理基础。

图9-10　P-N结

光伏探测器的伏安特性可表示为

式中，Isc为光电流，负号表示与P-N结的正向电流方向相反；V为P-N结上的电压；Gs为P-N结的分路电导；β为常数，对于理想P-N结，β=1。(www.daowen.com)

光伏探测器有两种结构：一种是光垂直照射P-N结；另一种是光平行照射P-N结。第一种结构较普遍。

光伏探测器的光谱探测率可表示为

式中，S/N为信噪比，信号和噪声既可用电压也可用电流形式表示；Pλ为波长为λ的辐射辐照在探测器上的功率；EP为探测器的光子辐照度；Isc为光电流；AD为探测器的光敏面积；为均方根噪声电流。