2 光电二级管特性
光电二极管的特点
光电二极管的特点光电二极管是一种能将光能转化为电能的半导体器件。
它具有以下特点：1. 光电转换效率高：光电二极管能够将光能有效转换为电能。
当光照射到光电二极管的PN结时，光子的能量会被转移到导带内的电子上，使其跃迁到导带上形成电流。
光电转换效率高意味着光电二极管能够更有效地将光能转化为电能，提高能源利用效率。
2. 灵敏度高：光电二极管对光的响应速度快，能够实时感受光的变化。
当光照强度改变时，光电二极管能够迅速产生对应的电流变化。
这种高灵敏度使得光电二极管在光控制、光测量等领域有广泛的应用。
3. 响应频率宽：光电二极管对光信号的响应频率范围广，可以接收从红外到紫外的各种波长的光信号。
不同材料制成的光电二极管对不同波长的光信号有不同的响应范围，可根据需求选择合适的光电二极管。
4. 反向漏电流小：光电二极管在反向电压下的漏电流很小，这是因为在正向偏置时，PN结的电子和空穴会被推向相反的方向，从而减小了反向电流。
这种特性使得光电二极管在需要保持较低电流的应用中非常有效，例如在光传感器中。
5. 工作电压低：光电二极管在正向偏置时的工作电压一般较低，通常在几伏至十几伏之间。
这使得光电二极管可以通过低电压驱动，降低了能耗，提高了电路的稳定性。
6. 结构简单、体积小：光电二极管的结构相对简单，通常由一个PN结构组成。
这使得光电二极管的制造成本较低，便于大规模生产。
此外，光电二极管的体积小，重量轻，便于集成和嵌入到各种设备中。
光电二极管作为光电转换器件，具有高转换效率、高灵敏度和快速响应等特点，被广泛应用于各个领域。
在通信领域，光电二极管用于接收和发送光信号，实现光纤通信。
在光测量领域，光电二极管用于测量光强、光谱分析和光学检测等。
在光控制领域，光电二极管可以用于光敏开关、光敏电路等。
此外，光电二极管还广泛应用于光电传感器、光电显示器、太阳能电池等领域。
光电二极管具有高效、快速、灵敏、稳定等特点，是一种重要的光电转换器件。
光电二极管的性质与应用
光电二极管的性质与应用光电二极管，作为一种常用的光电转换器件，具有独特的性质和广泛的应用。
它能够将光信号转换为电信号，从而实现光电转换，并在许多领域中发挥重要作用。
一、光电二极管的性质光电二极管的性质可以从以下几个方面来讨论。
首先是光电二极管的光电效应。
光电二极管利用光电效应使光能转化为电能。
当光照射在光电二极管的PN结区域时，电子会被激发，并被加速运动到PN结的一侧，通过外接电路，电流得以流动。
这种光电效应的存在使得光电二极管成为光电转换中一种重要的器件。
其次是光电二极管的电流-电压特性。
光电二极管的电流-电压特性与一般的二极管相似，但也有一定的区别。
在正向偏置情况下，只有当光照射到达一定光照强度时，才能产生显著的电流。
而在反向偏置情况下，只有当光照射较强时，才能产生逆向饱和电流。
这些特性使得光电二极管在光探测、光测量和光通信等领域中得到了广泛的应用。
另外，光电二极管的探测频率范围也是其重要性质之一。
不同类型的光电二极管对不同频率的光有不同的响应能力。
例如，快速响应的光电二极管适用于高速通信领域，而波长选择器件则广泛应用于光谱分析等领域。
二、光电二极管的应用光电二极管由于其独特的性质而在许多领域中得到广泛应用。
下面将介绍光电二极管在几个重要领域的应用。
首先是光通信领域。
光电二极管在光接收器中起到了关键作用。
它能够将传输的光信号转换为电信号，并通过其他电子元器件进行进一步处理。
这种高效的光电转换技术使得现代光纤通信系统能够实现高速、远距离的信息传输。
其次是光测量领域。
光电二极管的灵敏度高、频率范围广，使其成为光测量中不可或缺的一部分。
例如，光电二极管可用于光度计、色度计和光谱仪等仪器中。
这些仪器能够测量光的亮度、颜色和波长分布，对于光学研究和实验具有重要意义。
另外，光电二极管还广泛应用于光电探测领域。
以夜视仪为例，光电二极管能够将低能量的红外光信号转换为清晰的电信号，使得观察者能够在暗夜环境下看到目标。
光电二极管的特性研究
光电二极管的特性研究光电二极管是一种能够将光能转换为电能的器件，广泛应用于光电传感器、摄像头、光通信等领域。
在光电二极管的特性研究中，常常涉及到光敏元件的结构、光电特性以及性能优化等方面。
本文将对光电二极管的特性研究进行详细探讨。
首先，光电二极管的结构是特性研究的基础。
典型的光电二极管结构包括P-N结、光吸收层和电极。
P-N结是光电二极管的核心部分，由P型半导体和N型半导体通过特定工艺制备而成。
光吸收层则用于吸收光能，并将其转化为电能。
而电极则用于接收并传导电流。
不同的光电二极管结构会直接影响其光电特性和性能优劣。
其次，光电二极管的光电特性是特性研究的重要内容之一、其中，光电流和光电压是光电二极管最常见的光电特性。
光电流是指当光源照射到光电二极管时，光电二极管产生的电流。
光电压则是指当光电二极管处于开路状态时，测量到的电压。
光电流和光电压可以通过不同光源的照射强度、波长以及电压等参数进行研究。
实验结果显示，光电流和光电压与照射光强、波长以及电压之间存在着一定的关系，可以通过这些关系来了解光电二极管的光电特性。
此外，光电二极管的性能优化也是特性研究中的重要方面。
性能优化意味着通过改进光电二极管的结构和工艺，使其具备更好的光电特性和应用性能。
例如，可以通过优化光吸收层的材料和厚度，提高光电转换效率。
同时，通过改进电极材料和接触方式，降低串联电阻，提高光电二极管的响应速度和灵敏度。
性能优化需要综合考虑结构设计、材料选择、工艺优化以及器件制备等多个方面，以实现更高效、稳定和可靠的光电二极管。
总结起来，光电二极管的特性研究涉及到结构、光电特性和性能优化等多个方面。
通过研究光电二极管的特性，可以深入了解其原理和工作机制，并且有助于优化器件性能，提高其应用性能。
未来随着科学技术的进步，光电二极管的特性研究将会更加深入，在光通信、光电传感器等领域将发挥更重要的作用。
实验2-2光电二极管光电特性测试
实验2-2 光电二极管光电特性测试实验目的1、了解光电二极管的工作原理和使用方法；2、掌握光电二极管的光照度特性及其测试方法。
实验内容1、暗电流测试；2、当光电二极管的偏置电压一定时，光电二极管的输出光电流与入射光的照度的关系测量。
实验仪器1、光电探测原理实验箱1台2、连接导线若干实验原理1、光电二极管结构原理光电二极管的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比有很多共同之处，它们都有一个PN结，因此均属于单向导电性的非线性元件。
但光电二极管作为一种光电器件，也有它特殊的地方。
例如，光电二极管管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照；光电二极管PN结势垒区很薄，光生载流子的产生主要在PN 结两边的扩散区，光电流主要来自扩散电流而不是漂移电流；又如，为了获得尽可能大的光电流，PN结面积比普通二极管要大的多，而且通常都以扩散层作为受光面，因此，受光面上的电极做的很小。
为了提高光电转换能力，PN结的深度较普通二极管浅。
图2-2.1为光电二极管外形图（a）、结构简图（b）、符号（c）和等效电路图（d）。
光电二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图2-2.2，图中E为反向偏置电压），在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小（一般小于0.1微安），这个反向电流称为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，称为光生载流子。
它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。
光的照度越大，光电流越大。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号。
因此光电二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态随着光电子技术的发展，光信号在探测灵敏度、光谱响应范围及频率特性等方面的要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏探测器，如硅、锗光电二极管、PIN 光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等。
光电二极管目前多采用硅或锗制成，但锗器件暗电流温度系数远大于硅器件，工艺也不如硅器件成熟，虽然它的响应波长大于硅器件，但实际应用尚不及后者广泛。
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，广泛应用在光电传感器、光通信、光电测量和光谱分析等领域。
在物理实验技术中，测量和分析光电二极管的特性对于研究光电效应、了解器件性能以及优化实验设计都具有重要意义。
一、光电二极管原理和基本特性光电二极管的原理是基于光电效应，利用光照射在PN结上产生电子-空穴对，使得PN结两端产生电压。
其关键特性包括响应频率、光电流、暗电流、光电流增益等。
测量这些特性需要合适的实验装置和方法来获取准确的结果。
二、光电二极管特性的测量方法1. 频响特性测量频响特性测量是评估光电二极管对光信号变化的响应速度的重要方法。
常用的实验装置包括函数发生器、光源和示波器。
通过改变函数发生器输入的正弦光信号频率，测量光电二极管输出的电流或电压的变化，从而得到频响特性曲线。
这些曲线反映了光电二极管的截止频率、带宽和相移等信息。
2. 光电流和暗电流测量光电流和暗电流是衡量光电二极管敏感度的重要指标。
光电流指的是光照射下二极管产生的输出电流，可以通过连接电流表或电流放大器进行测量。
而暗电流是指在没有光照射的情况下，二极管自身产生的微弱电流。
暗电流直接影响光电二极管的信噪比和稳定性，需要特殊的实验装置和方法进行测量。
三、光电二极管特性分析测量得到的光电二极管特性数据可以通过分析得到有关器件性能的重要信息。
以下是几个典型的分析方法：1. 截止频率和带宽分析利用频响特性曲线可以确定光电二极管的截止频率和带宽。
截止频率是指光电二极管对信号频率的响应达到3dB衰减的频率，可以通过对频响特性进行插值计算得到。
带宽是指光电二极管在特定条件下能够传输信号的频率范围，可以根据频响特性曲线的满足条件进行判断。
2. 光电流增益分析光电流增益是指光电二极管单位光功率入射时输出电流的增益。
可以通过将测得的光电流与已知的入射光功率相除得到。
光电流增益反映了光电二极管对光信号的放大效果，是评估器件性能的重要指标。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.光电二极管特性参数的测量方法（1）光电流和光敏面积的测量：光电二极管的光敏面积决定了其对光信号的接收能力，而光电流是光电二极管对光源产生的电流响应。
测量光电流可通过将光电二极管接入电路中，通过测量电流表的读数来获得。
光敏面积可通过显微镜测量方法来获得。
（2）响应时间的测量：光电二极管的响应时间是指其由光敏变化到电流输出的时间。
可以使用短脉冲光源和示波器来测量光电二极管的响应时间，记录光电流的变化曲线，从而得到响应时间。
（3）量子效率的测量：量子效率是指光束的能量能被光电二极管转换成电流的比例。
测量量子效率常采用比较法，即将待测光电二极管与一个标准光电二极管一起放入相同的光源中进行测量，通过比较两者输出的电流，计算出待测光电二极管的量子效率。
2.光电二极管特性参数的原理应用（1）光电二极管的灵敏度控制：测量光电流和光电二极管参数可以了解光电二极管的灵敏度，从而控制其在光电转换中的应用。
例如，在光电二极管应用于光通信中，可以通过测量光电流来确定光信号的强弱，进而控制光电二极管的灵敏度。
（2）光电二极管的功率测量：通过测量光电二极管的输出电流和光敏面积，可以计算出入射光的功率。
这在激光器功率测量和光学器件测试中非常常见。
（3）光电二极管的频率响应特性：通过测量光电二极管的响应时间，可以评估其对高频光信号的响应能力。
这在通信和雷达系统中具有重要应用，可以保证信号的准确传输和检测。
（4）光电二极管的光谱响应特性：测量光电二极管的光谱响应可以评估其对不同波长光的接收能力。
这在光学测量和光谱分析等领域都有广泛应用。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用对于光电二极管的优化设计和应用具有重要意义。
通过测量光电流、光敏面积、响应时间、量子效率等参数，可以更好地了解光电二极管的特性，从而为光电转换和光信号检测提供基础支持。
同时，根据测量得到的参数，可以进一步控制光电二极管的灵敏度、测量光功率、评估频率响应和光谱响应等应用。
光电二极管的物理特性和应用研究
光电二极管的物理特性和应用研究光电二极管是一个重要的光电转换器件，可以将光信号转化为电信号或电信号转化为光信号。
光电二极管中的电子通过光激发来转换为电荷，形成电流输出。
光电二极管具有高响应速度、高灵敏度、小体积和低功耗等特点，是现代通信和光电领域中不可或缺的元器件之一。
光电二极管有两种类型：正向偏置和反向偏置。
正向偏置光电二极管可以输出直流电流信号，而反向偏置光电二极管则可以输出脉冲电信号。
正向偏置光电二极管是信号检测和面板照明的常见元件，而反向偏置光电二极管则主要应用于高速通信、雷达和光电计算机等领域。
在实际应用过程中，光电二极管的物理特性对其性能和应用有着很大的影响。
首先，光电二极管的响应速度是其最重要的特性之一。
它取决于光电二极管的结构和材料特性，以及光辐照的强度、波长和时间特性等。
响应速度越快，光电转换的效率越高，适用范围也就越广。
其次，光电二极管的灵敏度是另一个十分重要的特性。
它指的是单位光功率引起的单位电流输出。
灵敏度越高，表示光电转换的效率越高，对于光照弱的场合有着更好的应用价值。
因此，研究光电二极管的灵敏度特性对其性能优化和推广应用具有很大的意义。
除了物理特性之外，光电二极管的应用领域也非常广泛。
一般来说，光电二极管被广泛应用于通信、光信号检测、面板照明、安全监控和能源异构系统等领域。
例如，在通信应用中，光电二极管可以使用在调制解调器、激光器和接收器中。
此外，在单光子计数和霍尔效应测量中，也需要使用光电二极管。
在面板照明领域，光电二极管可以应用于暗场实验与调试、背光源、环境照明和光学检测中。
其中，背光源技术已经成为了当前液晶显示技术的主流之一。
光电二极管可以把电能转换为光能，为LCD平板显示设备提供高效节能的背光源。
在安全监控领域，光电二极管可以应用于白天和夜间视频监控，以及基于红外光的夜视和人脸识别。
由于光电二极管对红外辐射很敏感，因此常用于夜视和红外探测。
总体来说，光电二极管是一种功能强大的光电转换器件。
光电二极管及其放大电路设计
光电二极管及其放大电路设计引言：光电二极管作为一种常见的光电转换元件，具有灵敏度高、响应速度快等优点，在光电传感、光通信等领域得到广泛应用。
本文将介绍光电二极管的原理和特性，并详细说明光电二极管放大电路的设计过程。
一、光电二极管的原理和特性光电二极管是一种PN结构的半导体器件，其工作原理基于内部光电效应。
当光照射到PN结上时，光子激发了半导体材料中的载流子，使得PN结两侧形成电势差，从而产生电流。
光电二极管的响应频率范围广泛，从红外到紫外均可覆盖。
光电二极管具有以下特性：1. 高灵敏度：光电二极管能够转换光信号为电信号，其灵敏度高于一般的光敏元件。
2. 快速响应：光电二极管的响应速度快，能够实现高频率的光信号检测和转换。
3. 低噪声：光电二极管的噪声水平较低，能够提供较为清晰的信号输出。
4. 宽波长范围：光电二极管的响应波长范围广，可用于各种光学应用。
二、光电二极管放大电路设计为了提高光电二极管的信号输出，常常需要设计放大电路来增强信号的幅度和稳定性。
以下将介绍光电二极管放大电路的设计步骤。
1. 选择适当的放大电路类型根据应用需求和光电二极管的特性，可以选择不同类型的放大电路，如共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路等。
其中，共射放大电路是最常用的一种，具有较高的电流增益和输入阻抗。
2. 确定电路元件参数根据光电二极管的特性和输入信号的要求，确定放大电路的电路参数，如电阻、电容和功率源等。
通过计算和仿真，可以获得最佳的电路参数组合。
3. 进行电路布局和连接根据电路设计原理，进行电路布局和元件连接。
要注意保持电路的简洁和稳定，避免干扰和噪声。
4. 进行电路测试和优化完成电路布局和连接后，进行电路测试和优化。
可以通过示波器和信号发生器等设备，观察光电二极管输出信号的波形和幅度，并对电路进行调整和优化。
5. 确定电路的工作点和稳定性在电路测试和优化后，需要确定电路的工作点和稳定性。
通过调整偏置电压和电流，使得电路在正常工作范围内，输出稳定的放大信号。
光电二极管有光输出低电平无光输出高电平
光电二极管是一种用于将光信号转换为电信号的器件，其在现代电子技术领域有着广泛的应用。
光电二极管基本工作原理是在光照射下产生电流，从而改变电阻，使得电压输出发生变化。
具体来说，光电二极管有光输出低电平无光输出高电平的特性，这一特性使得它在光敏电路中被广泛应用。
以下就光电二极管的工作原理、特性以及应用进行详细介绍：一、光电二极管的工作原理1. 光电二极管利用半导体材料的光电效应来产生电流。
当光照射到光电二极管上时，光子能量会被半导体材料吸收，激发其中的电子，使得电子从价带跃迁到导带，从而在外加电压的作用下产生电流。
2. 光电二极管通常由P-N结构构成，当光照射到P-N结的P区时，产生电子-空穴对，从而引起电流的变化。
二、光电二极管的特性1. 光电二极管具有快速的响应速度。
由于光电二极管利用光信号直接产生电流，因此其响应速度非常快，能够满足各种高速信号的需求。
2. 光电二极管的灵敏度较高。
光电二极管对光的响应灵敏度较高，能够捕捉到微弱的光信号，并将其转换为电信号输出。
3. 光电二极管的输出特性。
根据光照强度的不同，光电二极管的输出电压也有所不同。
在有光照射的情况下，光电二极管的输出电压较低，而无光照射时，其输出电压较高。
三、光电二极管的应用1. 光电传感器。
光电二极管常被用于光电传感器中，通过光电二极管对光信号的敏感特性，可以实现对于光信号的捕捉和测量，广泛应用于光电开关、光电计数器等领域。
2. 光通信。
光电二极管也被广泛应用于光通信领域，通过将光信号转换为电信号，实现了光通信系统中的信号检测和接收。
3. 光电显示。
光电二极管还可以用于光电显示器件中，通过其对光信号的转换作用，实现了光电显示应用。
总结：光电二极管具有光输出低电平无光输出高电平的特性，这一特性使得其在光敏电路中有着广泛的应用，包括光电传感器、光通信、光电显示等领域。
随着现代电子技术的不断发展，光电二极管的应用前景将更加广阔。
光电二极管（Photodiode）是一种用于将光信号转换为电信号的器件，其在现代电子技术领域具有极其广泛的应用。
光电二极管的特性及应用
光电二极管的特性及应用光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，是光电转换技术中的重要组成部分。
它具有许多独特的特性和广泛的应用，对于现代科技的发展起着重要的推动作用。
首先，光电二极管具有高灵敏度。
在光照条件下，光电二极管可以产生大量的电流。
这是因为当光照射到光电二极管的表面时，光子会激发半导体中的电子，使其跃迁到导带中，产生电流。
因此，光电二极管可以实现对光的高度敏感，可被广泛应用于光电测量、光电传感等领域。
其次，光电二极管具有快速响应的特性。
由于光电二极管中的载流子迁移速度较快，所以其响应速度也相对较高。
在应用中，光电二极管可以实时检测到光的变化，并迅速输出相应的电信号。
这使得光电二极管在通信、光功率检测等领域有广泛的应用。
另外，光电二极管具有宽波长范围的特性。
不同类型的光电二极管对不同波长的光都具有一定的响应能力。
例如，硅制的光电二极管对可见光和近红外光具有良好的响应，而铟铍镓制的光电二极管则对中红外光具有较高的敏感度。
这使得光电二极管在光谱分析、光学传感等领域有着广泛的应用前景。
除了以上的特性，光电二极管还具有小尺寸、稳定性好和耐冲击等优点。
由于其结构简单、体积小巧，因此可以方便地集成到各种光学仪器中。
而且，光电二极管的工作稳定性较好，能够长时间保持其性能。
此外，光电二极管的响应时间短，对于快速变化的光信号也能够准确检测。
这些特点使得光电二极管在医学检测、光学通信、遥感测量等领域广泛应用，极大地推动了相关技术的发展。
在光电二极管的应用中，光电检测是其中最重要的一项。
光电检测主要是通过光电二极管对光信号的响应来实现对物体特性的检测和测量。
例如，在工业生产中，利用光电二极管可以实现对产品尺寸、颜色等参数的检测，从而提高生产效率和质量。
在安防监控领域，光电二极管可用于人体和物体的检测，实现智能监控和报警系统。
此外，光电二极管还可以应用于光学相机、光电耦合器件、光通信设备等众多领域。
光电二极管的特性及应用无疑为现代科技的发展提供了强大的支持。
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课程设计任务书课程设计任务书目录：实验目的 (1)实验内容 (1)实验仪器 (1)实验原理 (1)注意事项 (4)实验步骤 (5)实验结果 (12)实验总结 (15)参考文献 (15)光电二极管特性测试实验一、实验目的1、学习光电二极管的基本工作原理；2、掌握光电二极管的基本特性参数及其测量方法，并完成对其光照灵敏度、伏安特性、时间响应特性和光谱响应特性的测量；3、通过学习，能够对其他光伏器件有所了解。
二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管伏安特性测试实验3、光电二极管光照特性测试实验4、光电二极管时间特性测试实验5、光电二极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1、概述随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。
光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。
光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。
从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。
从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。
不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。
例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。
这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。
又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。
因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。
光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。
与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。
光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。
按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。
光敏二极管的工作原理是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。
2、光电二极管的工作原理光生伏特效应：光生伏特效应是一种内光电效应。
光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。
对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN结、不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照射这种半导体时，由于半导体对光的吸收而产生了光生电子和空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和聚集而产生电位差。
这种现象是最重要的一类光生伏特效应。
均匀半导体体内没有内建电场，当光照射时，因眼光生载流子浓度梯度不同而引起载流子的扩散运动，且电子和空穴的迁移率不相等，使两种载流子扩散速度的不同从而导致两种电荷分开，而出现光生电势。
这种现象称为丹倍效应。
此外，如果存在外加磁场，也可使得扩散中的两种载流子向相反方向偏转，从而产生光生电势。
通常把丹倍效应和光磁电效应成为体积光生伏特效应。
光电二极管和光电三极管即为光电伏特器件。
光敏二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。
光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。
我们知道，PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子(电子)和N区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。
但是当光照PN结时，只要光子能量h大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子—空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和PN结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越PN结，使反向电流明显增大。
如果入射光的照度变化，光生电子—空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。
3、光电二极管的基本特性（1）暗电流光电二极管在一定偏压，当没有光照的情况下，即黑暗环境中，所测得的电流值即为光电二极管的暗电流。
（2）光电流光电二极管在一定偏压，当有光电照的情况下，所测得的电流值即为光电二极管在某特定光照下的光电流。
（3）光照特性光电二极管在一定偏压下，当入射光的强度发生变化，通过光电二极管的电流随之变化，即为光电二极管的光照特性。
反向偏压工作状态下，在外加电压E 和负载电阻RL的很大变化范围内，光电流与入照光功率均具有很好的线性关系；在无偏压工作状态下，只有RL较小时光电流与入照光功率成正比，RL增大时光电流与光功率呈非线性关系。
图2 光电二极管的光照特性（4）伏安特性在一定光照条件下，光电二极管的输出光电流与偏压的关系称为伏安特性。
光电二极管的伏安特性的数学表达式如下：I=I0[1－exp (qV/kT)]＋IL其中I0是无光照的反向饱和电流，V是二极管的端电压（正向电压为正，反向电压为负），q为电子电荷，k为波耳兹常数，T为PN结的温度，单位为K，IL 为无偏压状态下光照时的短路电流，它与光照时的光功率成正比。
(光电二极管的伏安特性如下图所示)123I c (m A )V(V)图3 光电二极管的伏安特性曲线（5）时间响应特性光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性。
减少负载电阻能提高响应频率，但输出降低。
实验证明，光电器件的信号的产生和消失不能随着光强改变而立刻变化，会有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数表示。
即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输出升到稳定值或下降到照射前的值所需时间称为响应时间。
为衡量其长短，常用时间常数τ的大小来表示。
当用一个辐射脉冲光电探测器，如果这个脉冲的上升和下降时间很短，如方波，则光电探测器的输出由于器件的惰性而有延迟，把从10%上升到90%峰值处所需的时间称为探测器的上升时间，而把从90%下降到10%所需的时间称为下降时间。
（6）光谱特性一般光电二极管的光谱响应特性表示在入射光能量保持一定的条件下，光电二极管在一定偏压下所产生光电流与入射光波长之间的关系。
一般用相对响应表示，实验中光电二极管的响应范围为400~1100nm ，峰值波长为800~900nm ，由于实验仪器所提供的波长范围为400~650nm ，因此，实验所测出的光谱响应曲线呈上升趋势。
五、注意事项1、当电压表和电流表显示为“1＿”是说明超过量程，应更换为合适量程；2、连线之前保证电源关闭。
3、实验过程中，请勿同时拨开两种或两种以上的光源开关，这样会造成实验所测试的数据不准确。
4、光电二极管偏压不要接反。
六、实验步骤下面的实验内容为光电二极管的实验内容，实验之前请拆卸结构件，将光电二极管结构件装入对应光器件插座中。
1、光电二极管暗电流测试实验装置原理框图如图4所示，但是在实际操作过程中，光电二极管的暗电流非常小，只有nA数量级。
这样，实验操作过程中，对电流表的要求较高，本实验中，采用电路中串联大电阻的方法，将图4中的RL改为1M，再利用欧姆定律计算出支路中的电流即为所测器件的暗电流，如图4所示。
RLI/V暗图4（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（4）将电压表直接与电源两端相连（5）按图4所示的电路连接电路图，负载RL选择RL=1M。
（6）打开电源开关，调节电源电压，并将电流表与电压表读数记入下表。
(注:在测试暗电流时,应先将光电器件置于黑暗环境中30分钟以上,否则测试过程中电压表需一段时间后才可稳定)（7）实验完毕，直流电源调至最小,关闭电源，拆除所有连线。
电源电压（V）暗电流（mA）2、光电二极管光电流测试实验装置原理图如图5所示。
图5（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）按图5连接电路图， RL取RL4=1K欧。
（4）打开电源,缓慢调节光照度调节电位器，直到光照为300lx（约为环境光照），缓慢调节直流调节电位器到电压表显示为6V，请出此时电流表的读数，即为光电二极管在偏压6V，光照300lx时的光电流。
（5）实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。
3、光电二极管光照特性实验装置原理框图如图5所示。
（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）按图5所示的电路连接电路图，负载RL选择RL4=1K欧。
（4）将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。
打开电源，调节直流电源电位器，直到显示值为8V左右，顺时针调节光照度调节电位器，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的光生电流值，填入下表。
若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为合适的量程再测试。
（5）将“光照度调节”旋钮逆时针调节到最小值位置后关闭电源。
图6（6）将以上连接的电路中改为如下图6连接（即0偏压），RL取RL4=1K欧。
（7）打开电源，顺时针调节该光照度调节旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的光生电流值，填入下表。
若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为合适的量程再测试。
（8）根据上面两表中实验数据，在同一坐标轴中作出两条曲线，并进行比较。
（9）实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。