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光電�
閱讀�23941時間�2010-11-09 11:05:26

  �電池是一種自�(fā)電式的光電元�,它受到光照時自身能�(chǎn)生一定方向的電動�,在不加電源的情況下,只要接通外電路,便有電流通過。光電池的種類很�,有硒、氧化亞�、硫化鉈、硫化鎘、鍺、硅、砷化鎵光電池等,其中應用最廣泛的是硅光電池,因為它有一系列�(yōu)�,例如性能�(wěn)�、光譜范圍寬、頻率特性好、轉(zhuǎn)換效率高,能耐高慍輻射等。另外,由于硒光電池的光譜峰值位于人眼的視覺范圍,所以很多分析儀�、測量儀表也常用到它�

工作原理

  硅光電池的工作原理基于光生伏特效�,它是在一塊N型硅片上用擴散的方法摻人一些P型雜�(zhì)而形成的一個大面積PN�(jié),見�7-1-16a。當光照射P區(qū)表面�,若光子能量加大于硅的禁帶寬�,則在P型區(qū)�(nèi)每吸收一個光子便�(chǎn)生一個電�-空穴�,P區(qū)表面吸收的光子最�,激�(fā)的電子空穴最�,越向內(nèi)部越�。這種濃度差便形成從表面向體內(nèi)擴散的自然趨�。由于PN�(jié)�(nèi)電場的方向是由N區(qū)指向P區(qū)的,它使擴散到PN�(jié)附近的電子—空穴對分離,光生電子被推向N區(qū),光生空穴被留在P區(qū)。從而使N區(qū)帶負�,P區(qū)帶正�,形成光生電動勢。若用導線連接P區(qū)和N區(qū),電路中就有光電流流��

光譜特�

  光電池對不同波長的光,靈敏度是不同的。圖7-1-17是硅光電池和硒光電池的光譜特性曲�。從圖中可知,不同材料的光電池適用的人射光波長范圍也不相�。硅光電池的適用范圍�,對應的入射光波長可�0.45~1.1之間,而硒光電池只能在0.34�0.57波長范圍,它適用于可見光檢測�

光電特�

  光電池在不同的光照度�,光生電動勢和光電流是不相同�。硅光電池的光電特性如�7-1-18所�。其中曲�1是負載電阻無窮大時的開路電壓特性曲�,曲�2是負載電阻相對于光電池內(nèi)阻很小時的短路電流特性曲線。開路電壓與光照度的關系是非線性的,而且在光照度�20001x時就趨于飽和,而短路電流在很大范圍�(nèi)與光照度成線性關系,負載電阻越小,這種線性關系越�,而且線性范圍越寬。因此檢測連續(xù)變化的光照度�,應當盡量減小負載電�,使光電池在接近短路的狀�(tài)工作,也就是把光電池作為電流源來使用。在光信號斷�(xù)變化的場合,也可以把光電池作為電壓源使用�

光電特性

溫度特�

  光電池的溫度特性是指開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關系到應用光電池的儀器設備的溫度漂移,影響測量精度或控制精度等重要指標,因此溫度特性是光電池的重要特性之一。從�7-1-19中可以看出硅光電池開路電壓隨溫度上升而明顯下降,溫度上升,開路電壓約降低3mV。短路電流隨溫度上升卻是緩慢增加�。因�,光電池作為檢測元件�,應考慮溫度漂移的影�,并采用相應的措施進行補償�

頻率特�

  光電池的頻率特性是指輸出電流與入射光調(diào)制頻率的關系�

  當入射光照度變化�,由于光生電子—空穴對的產(chǎn)生和復合都需要一定時�,因此入射光。調(diào)制頻率太高時,光電池輸出電流的變化幅度將下降。硅光電池的頻率特性較好,工作頻率的上限約為數(shù)萬赫�,而硒光電池的頻率特性較差。在�(diào)制頻率較高的場合,應采用硅光電池,并選擇面積較小的硅光電池和較小的負載電阻,進一步減小響應時�,改善頻率特性�

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