光敏晶体管和光电池

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1、光敏晶体管和光电池光电元件的理论基础是光电效应。光电效应就是在光线作用下，物体吸收光能量而广 生相应电效应的一种物理现象，通常可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三 种类型。1 外光电效应在光线作用下，电子从物体表而逸出的物理现象基于外光电效应的光电元件有光电管。2 内光电效应称为外光电效应，也称光电发射效应。在光线作用下物体电阻率发生变化的现象称为内光电效应，又称为光电导效应。光电效应的光电冗什有光敏电阻和光敏晶体管。入光生伏特效应在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生如的光电元件是光电他。( 三 ) 光敏晶体管1 概 速温度上升，暗电流增大，灵敏度下降，

2、这也是光敏电阻的另这里的光敏晶体管指的是光敏二极管和光敏三极管。它的：L :作原理也是基于内光 电效应。光敏二圾管的结构与一般二极管相似、它的PN结装在管的顶部，可以直接受到光 照射，光敏：极管在电路巾一般处于反向工作状TI代理商态，如图1Z24(b)所示。在图 124 (a)中结出光敏二极管的结构示意图及符号，图124(b)中给出的是光敏二极管的接线图，光敏二极管在不受光照例时处于截止状念受光服肘时光敞二极管处于导通状怂。光敏三极蚜J1PNP型和NPN型两种。七的结构、等效电路、图形符号及应用屯路 如阐121所尔。光敏二极管的工作原四足由光敏一极管勺普通三极管的J作原理组合而 成。如闯125

3、(b)所不，光敏二极管在光照作用下产：生珏极电流即光电流，与普通三 极管的放大作均相似在案电极上则产：止足光Ib流A倍的集电极电流，所以光敏二极管七光 傲二极管义有更高的灵敏度。行叫牛产厂家还将光敏三极管与另一只普通三极管制作在间一个管壳甲，连接成复合管型式，An图125(e)所示称为达林顿型)L敏子极管。它的灵敏度更人(4二局品)但达林顿型光敏三极管的漏电流(暗电流)较ATMEL大，频响较差，温漂也较大。2 光敏g6R体管的基本特性(1) 光诺特性光敏品体管硅管的峰值波长为o 9f1 、左右，锗管酌峰值波长为1 5ym 左右。出丁锗管的呛电流比硅管大，因此，般来说，锗管的性能较差故在?U见光

4、或探测炽热状态物体n小都采用硅管。们对红外光进行探测时，则锗管较为合适。(2)伏安特性阁I 26所示为锗光敏三极管的伏安持件曲线。光敏三极管公不问照度向的基极屯流叫的输山特性样，只要将入射光在发的极与尽极之间的PN结附近所产 生的光IU流看做基被电流就可将光敏二极管看成一船的三极管。(3) 光电特性光敏从体管的输出电流J，利光照度瓦之间的关系可近似地看做线性 义系。(4) 温度特件 铬光敏晶体管的温度变化对输出 I 包流的影响较小，主要出光照度所决定、们暗电流随温度变化很大。因此应用时必须在线路上采取措施边行温度补偿。(5) 响应K1 间 硅和锗光敏二极管的响应时间分别为10 S和1() S左

5、右，光敏 三极管的响应时间比相应的二极管约慢一个数量级、因此，在要求快速响府或人别光调制频率较雨时选用砧光敏二极管教合适。四)光电池 光电他的工作原理是基于光生伏特效应。它的种类很多，有硅、硒、硫化铰、肺化钢等，其 感光灵敏度随材料和工艺方法的不同而有差异。目前，应用最广泛的是酸光屯池，它具Jf性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高等优点但对光的晌I hz速度还不够高* 另外，内 J硒光电他的光涪峰值位置在人眼的视觉范围内所以很多分析仪器、测量仪器也常用 到它，下面着重介绍妓光电他的基本特性。()光谱特性 图127所尔为硒光ATMEL代理商电池和硅光电池的光谱持件曲线。 即相对灵敏度尺r

6、和入射光波长A之间的关系曲线。从曲线上可以看出不同稠料光电池的光谱峰值位 置是不向的。例如v硅光电池可在o 451 1Pm范围内使用；丽硒光电池只能在o M o 57P” 范闹内使用。(2) 光电特性图128所尔为硅光电他的光电特性肋线其中光生电动势t/与光 照度f间的特性曲线称为开路电压曲线；光电流强度J e与乙问的特性曲线称为短路电流 曲线。从。图中可以看出，短路电流在很大范围内与光照度成线性关系，开路电压与光照度的关系 是朴线性的，灶在照度20001X照射下就趋J :饱和了。因此，用光电他作为敏感元件 时，应该把 它当做电流源的形式使用，即利用短路电流与光照度成线性的特点，这也是光电他的 主要优点之一(3) 频率特性硅光电池具有较高的频率特性响应而硒光电池较芳。冈此，在高速 计数 器、有声电影以及其他刀面多采用砖光电池。(4) 温度特性 光电池的温度特性是描述光电他的开路电压J、油路电流J随温度f 变化的曲线。出于它关系至U应用光电他亿宾微电子设备的温度漂移，影响到测量精度或控 制精度等主要指标.因此，温度特性处光电他的更要特性之一。光电池的开路电压随温度卜升而下降的速 度较伙。短路电流随温度k升而增加的速度却很缓慢因此，在将光电池作为敏感元件的自动 检测系统设计时就此该考虑到温度的漂移，需采取相应措施进行补偿。 cjmc%ddz