《涨知识啦18》---光电探测器基本原理 现如今，光电探测器已经应用到各个领域。通过与LED或激光二极管结合，光电探测器可用于电路隔离器、入侵报警以及激光雷达等系统，因此光电探测器的应用领域和范围都将随着时间的推移而不断扩大，本期的内容就先给大家简单介绍一下pn结光电探测器的基本工作原理。 就pn结光电探测器而言，光可以穿透至冶金结邻近区域的pn结二极管中，该区域因吸收光子而产生电子-空穴对，如下图所示。 如图一 在p型一侧或n型一侧不超过一个扩散长度的准中性区中，非平衡少数载流子扩散到耗尽区；随后，这些空间电荷区的载流子和光生载流子通过电场进行输运，即电子输运到n型层，空穴输运到p型层，该过程为二极管电流贡献了一个附加的反向电流。假定整个二极管中光产生率GL保持一致，由于光照导致的电流增加量IL等于-q乘以单位时间内在体积为A(LN+W+LP)空间内由光产生的电子-空穴对，即 如图二 光谱响应是所有光电探测器的一个重要特征。下图是硅pn结光电探测器的光谱响应曲线。图中的光电探测器响应只覆盖了有限的波长范围。在大多数的光电探测器中波长上限直接由半导体能带宽度决定：如果光子能量大于吸收区的禁带宽度EG，则所吸收光子可以产生电子-空穴对；反之，当光子能量小于EG时，半导体对于光子而言几乎是透明的，因此半导体的光谱响应基本截止在λG=1.24/EG处。另外，在光功率不变的情况下，探测器在单位时间内吸收短波长光子数的能力减小，因为针对短波长的光吸收效应更集中于半导体表面，但是多数光生载流子在扩散到耗尽区之前已经通过非辐射复合的方式被消耗掉，因此光谱响应随着波长变短而逐渐下降。 如图三 本期《涨知识啦》就到这啦！我们下期再见！ 以上内容选自Semiconductor Device Fundamentals, [美] Robert F. Pierret.

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