硅光敏二极管的工作原理==www.ic37.com

1．光敏二极管的基本结构光敏二极管可分为以P型硅为衬底的2DU型与以N型硅为衬底的2CU型两种结构形式。

图4 - la所示为2DU型光敏二极管的原理结构图。在高阻轻掺杂P型硅片上通过扩散或注入的方式生成很浅(约为lym)的N型层，形成PN结。为保护光敏面，在N型硅的上面氧化生成极薄的Si02保护膜，它既可保护光敏面，又可增加器件对光的吸收。

图4- lb为光敏二极管的工作原理图，当光子入射到PN结形成的耗尽层内时，PN结中的原子吸收了光子能量，并产生本征吸收，激发出电子一空穴对，在耗尽区内建电场的作用下，空穴被拉到P区，电子被拉到N区形成反向电流即为光电流。光电流在负载电阻RL上产生与入射光度量相关的信号输出。

图4 - lc所示为光敏二极管的电路符号，其中的小箭头表示正向电流的方向（普通整流二极管中规定的正方向），光电流的方向与之相反。图中的前极为光照面，后极为背光面。

2．光敏二极管的电流方程在无辐射作用的情况下（暗室中），PN结硅光敏二极管的正、反向特性与普通PN结二极管基本一样，均为如图4-2所示的特性曲线。其电流方程为，=，D（equ/h:r一1） (4 -1)式中，U为加在光敏二极管两端的电压（又称为偏置电压）；r为器件的温度；后为玻耳兹曼常数；q为电子电荷量，显然，。和U为负值（反向偏置），且I UI>>kT/q（室温下kT/q一26mV，很容易满足这个条件），前项（指数项）很快衰减为零，因此从式(4-1)得到此时的电流为负值，称为反向电流或暗电流。

当辐射作用于光敏二极管时，由式(1 - 79)可知，光生电流为如=罟（l-e一列）西。，x (4-2)其方向应为反向。光敏二极管的全电流方程为，=一爱} (l-e一甜)西。，。+如（eqUlk:r一1） (4-3)式中，'7为光电材料的光电转换效率；a为材料对辐射的吸收系数。