半导体结型光电器件.ppt

化合物太阳能电池三五族化合物电池和二六族化合物电池。三五族化合物电池主要有GaAs电池、InP电池、GaSb电池等;二六族化合物电池主要有CaS/CuInSe电池、CaS/CdTe电池等。在三五族化合物太阳能电池中,GaAs电池的转换效率最高,可达28%;第31页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三GaAs化合物太阳能电池Ga是其它产品的副产品,非常稀少珍贵;As不是稀有元素,有毒。GaAs化合物材料尤其适用于制造高效电池和多结电池,这是由于GaAs具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率。GaAs化合物太阳能电池虽然具有诸多优点,但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。第32页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三太阳能太阳能特点：①无枯竭危险；②绝对干净；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低成本；二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。第33页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三三、光敏二极管光敏二极管与普通二极管一样有一个PN结，属于单向导电性的非线形元件。外形不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换。为了获得尽可能大的光生电流，需要较大的工作面，即PN结面积比普通二极管大得多，以扩散层作为它的受光面。为了提高光电转换能力，PN结的深度较普通二极管浅。

1、光敏二极管结构第34页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三2、光电二极管（光敏二极管）符号光敏二极管符号光敏二极管接法第35页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三3、光敏二极管的偏置（1）可以不加偏压，与光电池不同，光敏二极管一般在负偏压情况下使用。（2）大反偏压的施加，增加了耗尽层的宽度和结电场，电子—空穴在耗尽层复合机会少，提高了光敏二极管的灵敏度。（3）增加了耗尽层的宽度，结电容减小，提高器件的频响特性。但是，为了提高灵敏度及频响特性，却不能无限地加大反向偏压，因为它还受到PN结反向击穿电压等因素的限制。第36页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三光敏二极管体积小，灵敏度高，响应时间短，光谱响应在可见到近红外区中，光电检测中应用多。扩散型P-i-N硅光敏二极管和雪崩光敏二极管扩散型P-i-N硅光敏二极管第37页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三选择一定厚度的i层，具有高速响应特性。i层所起的作用:(1)为了取得较大的PN结击穿电压，必须选择高电阻率的基体材料，这样势必增加了串联电阻，使时间常数增大，影响管子的频率响应。而i层的存在，使击穿电压不再受到基体材料的限制，从而可选择低电阻率的基体材料。这样不但提高了击穿电压，还减少了串联电阻和时间常数。(2)反偏下，耗尽层较无i层时要大得多，从而使结电容下降，提高了频率响应。四、扩散型PIN硅光敏二极管第38页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三PIN管的最大特点是频带宽，可达10GHz。另一特点是线性输出范围宽。缺点:由于I层的存在，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。第39页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三五、雪崩光敏二极管1.工作原理由于存在因碰撞电离引起的内增益机理，雪崩管具有高的增益带宽乘积和极快的时间响应特性。通过一定的工艺可以使它在1.06微米波长处的量子效率达到30％，非常适于可见光及近红外区域的应用。第40页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三当光敏二极管的PN结上加相当大的反向偏压时，在结区产生一个很高的电场，使进入场区的光生载流子获得足够的能量，通过碰撞使晶格原子电离，而产生新的电子—空穴对。新的电子—空穴对在强电场的作用下分别向相反方向运动．在运动过程中，又有可能与原子碰撞再一次产生电子—空穴对。