27 光生伏特效应及典型器件

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PNP
bLeabharlann Baidu
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e NPN c
RL
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典型器件—光电池
光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电池在有光线作用下实质就是电源，电路中有了这 种器件就不需要外加电源。属有源器件。
光电池的结构和工作原理
直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的 PN结。当光照射到PN结上时，便在PN结的两端产生电动势 (P区为正，N区为负) 。
光生伏特效应及典型器件
梁召峰 副教授
光生伏特效应
光生伏特效应，简称“光伏效应”，英文名称：Photovoltaic effect。指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。 它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过 程；其次，是形成电压过程。
早在1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使 半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光 生伏特效应”，简称“光伏效应”。 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成 了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光 伏发电技术。
光生伏特效应示意图
典型器件—光敏二极管
• 光敏二极管又称光电二极管，它是一种光电转换器件。其基本原理是 利用PN结的光生伏特效应，即光照到PN结上时，PN结吸收光能，产 生电动势的现象。
• 光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态。在不受光照射时，处于 截止状态，受光照射时，处于导通状态。
典型器件—光敏二极管
光敏三极管又称光电三极管，它是一种光电转换器件，其基本 原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。当光敏三极管 加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变， 光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。
敏三极管 极管有PNP型和NPN型两种，如图。其结构与一般三极管很
典型器件—光敏三极管 具有电流增益,只是它的发射极一边做的很大,以扩大光的
积,且其基极不接引线。当集电极加上正电压,基极开路时, 处于反向偏置状态。当光线照射在集电结的基区时,会产生 空穴对,在内电场的作用下,光生电子被拉到集电极,基区留 ,使基极光与敏发三射极极管间有的P电N压P型升和高N,P这N样型便两有种大：量的电子流向
,形成输出电流,且集电极电流为光电流的β倍。
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• 光敏二极管的结构与一般二极管相似、它装在透明玻璃外壳中，其PN 结装在管顶，可直接受到光照射。
• 光敏二极管分有PN结型、PIN结型、雪崩型等，其中用得最多的是 PN结型，价格便宜。
典型器件—光敏三极管
光敏三极管（Phototransistor）和普通三极管相似，也有电 流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制， 同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏三极管的基 极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。
用导线将PN结两端用导线连接起来，就有电流流过， 电流的方向由P区流经外电路至N区。若将电路断开，就可 以测出光生电动势。