光电二极管 文档.docx

光电二极管有4种类型：即PN结型（也称PD）、PIN结型、雪崩型和肖特基 结型PIN光电二极管在光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型或P半导体，就可以增 大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的由于这一掺 入层的掺杂浓度低，近乎本征（Intrinsic）半导体，故称I层，因此这种结构成 为PIN光电二极管具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点PIN管在低频状态下的I-V特性类似于PN结的I-V特性当PIN管两端加 上正向的偏压后PI结和NI结的势垒降低，P区空穴和N区电子不断注入到I区， 不断复合，注入的电子和空穴使I区电导增加，呈现出低阻抗当PIN管两端加 上反向的偏压后，耗尽层宽度变大I区耗尽层随电压增加更快，这时的PIN管相 当于一个平行板电容器在反向偏压下PIN结二极管的反向电流Id=ID+Is+IGID为扩散电流；IS为表面 漏电；IG为势垒产生电流在反偏压和光强为零的情况下电流为暗电流，如果忽 略反向状态下少子扩散电流ID和表面漏电流Is反向电流Id主要是势垒产生电流 I「因为载流子浓度（n.）很低，所以电流Id很小，大约是毫微安的数量级当G i d施加一定色温和强度的光照后，光子深入半导体内部，能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子-空穴对，载流子的浓度（n.）变化很大，在势 垒区内较强的内建场的驱使下，结两边的光生少数载流子，各自向相反方向运动， 从而在结内部形成光生电流IL。

这就形成了亮暗电流的明显变化，利用这种变化 来实现对电路开关控制的目的PIN光电二极管响应频率高，可高达10GHZ，响应速度快，供电电压低，工作 十分稳定PIN光电二极管有两种工作状态：① 当光电二极管上加有反向电压时，管子中的反向电流将随光照强度的改变而改 变，光照强度越大，反向电流越大，大多数情况都工作在这种状态② 光电二极管上不加电压，利用PN结在受光照射时产生正向电压的原理，把它用 作微型光电池这种工作状态一般作光电检测器PIN雪崩二极管雪崩二极管灵敏度高，响应快，但雪崩二极管需要上百伏的工作电压，而且 性能和入射光功率有关，当入射光功率大时，增益引起的噪声大，带来电流失真雪崩二极管通过高工作电压产生的电场使I区内的载流子碰撞电离使载流子 大量增生从而产生雪崩现象无光照时I区内载流子数目少，不易产生雪崩现象， 当光照射在二极管上时产生光生电子、空穴，此时更容易产生雪崩现象肖特基二极管肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称 肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向 恢复时间很短(10-40纳秒)，而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V, 多用于低电压场合。

肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极，以N型半导体B 为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器 件因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子, 所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散显然，金属A中没有空穴， 也就不存在空穴自A向B的扩散运动随着电子不断从B扩散到A, B表面电子 浓度表面逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为 B-A但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A-B的漂移运动，从而 消弱了由于扩散运动而形成的电场当建立起一定宽度的空间电荷区后，电 场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便 形成了肖特基势垒。