PIN光电二极管
pin光电二极管
在半导体材料中光功率的吸收呈 指数规律。 P(x)=Pinexp(-αsx）（6.1）
Pin光电二极管工作原理：
当一个入射光子能量大于或 等于半导体的带隙能量时将激励 价带上的一个电子吸收光子的能 量而跃迁到导带上，从而产生自 由的电子-空穴对，如右图所示。 由于它们是在偏置电压控制下由 光通过器件而产生的电载流子， 所以称为光生载流子。大部分载 流子是在耗尽区产生。
产生的电子- 空穴对的个数 q Pin 被吸收的入射光字数 hv Ip
（6.5）
光子能量一定时，大多数光 电二极管的量子效率和入射到光 电二极管的光功率无关。因此响 应度是光功率的线性函数，响应 度R是一个常数。不过在整个波长 范围内量子效率并不是一个常数， 因为光子能量在改变。因此，响 应度R随波长和所用的光电二极管 材料的不同（不同的材料有不同 的带隙能量Eg）而变化。
耗尽区的高电场使得电子-空穴对立即分开并在反向偏置 的结区中向两端流动，在边界处被收集，从而在外电路中形成 电流。每个载流子对分别对应着一个流动的电子，这种电流就 是光电流。
当电载流子在材料中流动时，一些电子-空穴对 会重新复合而消失，此时电子和空穴平均流动的距 离分别为Ln和Lp，这个距离就是所谓的扩散长度，电 子和空穴重新复合所需的时间成为载流子寿命。两 者关系为 Ln=（Dnτn）1/2 Lp=（Dpτp）1/2 其中Dn和Dp分别是电子和空穴的扩散系数，其单位 为cm2/s
对于给定的材料，当入射光的波长越来越长时，光子能量变得 越来越小，当这个能量不能满足从价带激发一个电子跃迁到导 带上的能量要求时，响应度就会在截止波长处迅速降低，如右 图。
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Pin光电二极管：
最普通的光电二极管是pin光电二 极管，如右图所示，它的p型材料区和 n型材料区由轻微掺杂n型材料的本征 区（i）隔开。正常工作时，加上足够 大的反向偏置电压，本征区的载流子就 会完全耗尽。 在光子流Φ穿过半导体时，会被半 导体吸收。假设当x=0时光照到光电探 测器上面，其功率为Pin，当光进入半导 体距离为x时，其光功率为P(x)光功率随 进入半导体的距离dx的变化量为dP(x), 那么dP(x)=-αs(λ)P(x)dx,其中αs(λ)为波 长λ时材料的吸收系数。
pin管工作原理
PIN光电二极管（PIN PhotoDiode）是一种光检测器，它能够在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，通过在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射并产生光电流。
它具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
PIN光电二极管的工作原理如下：
1. 结构：PIN光电二极管的结构包括P型半导体、N型半导体以及夹在两者之间的I型半导体层。
I型半导体层的掺杂浓度较低，近乎本征（Intrinsic）半导体，因此称为I层。
2. 光吸收：当光线照射到PIN光电二极管上时，大部分光在I 型半导体层内被吸收。
吸收光能后，I型层中的电子空穴对产生。
3. 电荷分离：在I型半导体层中，电子和空穴由于扩散运动被分离。
电子向N型半导体层移动，空穴向P型半导体层移动。
4. 光电流：分离后的电子和空穴在N型和P型半导体层中形成光电流。
由于I型层占据了整个耗尽区，光电流主要来自于I型层，因此响应速度较快。
5. 响应速度：由于I型半导体层的掺杂浓度低，耗尽区的宽度增大，扩散运动的影响减小，从而提高了响应速度。
PIN光电二极管的工作原理是通过光吸收、电荷分离和光电流的产生来实现光检测。
其优点在于结电容小、渡越时间短和灵敏度高。
pin光电二极管技术参数
pin光电二极管技术参数摘要：I.引言- 介绍光电二极管的概念- 简述光电二极管在电子技术中的应用II.pin 光电二极管的工作原理- 详述pin 光电二极管的结构- 解释光电二极管如何将光信号转换为电信号III.pin 光电二极管的技术参数- 说明影响光电二极管性能的主要参数- 详述如何选择合适的pin 光电二极管IV.pin 光电二极管的应用领域- 举例说明pin 光电二极管在实际应用中的优势- 探讨光电二极管的未来发展趋势V.结论- 总结光电二极管的重要性- 强调pin 光电二极管在现代电子技术中的作用正文：I.引言光电二极管是一种半导体光电器件，通过吸收光辐射产生光电流，实现光信号到电信号的转换。
这种器件在日常生活和各种科技领域中都有着广泛的应用，如自动控制、光通信、光电显示等。
今天我们将重点探讨pin 光电二极管的技术参数。
II.pin 光电二极管的工作原理pin 光电二极管，也称为PIN 结二极管或PIN 二极管，是一种特殊的光电二极管。
它由P 型半导体、N 型半导体以及位于两者之间的I 型半导体（本征半导体）组成。
当光照射到PIN 光电二极管上时，光子被P 型和N 型半导体吸收，产生电子和空穴。
在内部电场的作用下，电子和空穴分别被推向I 型半导体两侧，形成光电流。
III.pin 光电二极管的技术参数影响pin 光电二极管性能的主要参数有以下几点：1.响应速度：指光电二极管从接收光信号到产生光电流的时间。
响应速度越快，器件对光信号的响应越灵敏。
2.灵敏度：表示光电二极管接收光信号时产生光电流的强度。
灵敏度越高，器件对弱光信号的响应越好。
3.量子效率：指光电二极管将光功率转换为电功率的效率。
量子效率越高，器件的能量转换效率越高。
4.耗尽区宽度：描述了光电二极管中载流子被耗尽区域的宽度。
耗尽区宽度越宽，光电二极管的响应速度和灵敏度越高。
5.雪崩增益系数：表示在反向偏压下，光电二极管光电流的倍增程度。
pin型光电二极管工作原理
pin型光电二极管工作原理一、引言1.1 任务背景1.2 目的和意义二、光电二极管概述2.1 光电二极管定义2.2 光电二极管分类2.3 pin型光电二极管概述三、pin型光电二极管结构3.1 pin型光电二极管组成3.2 结构示意图3.3 p区和n区功能介绍四、pin型光电二极管工作原理4.1 光电二极管的基本工作原理4.2 pin型光电二极管的工作原理4.3 光电二极管的电流特性4.4 光电二极管的响应速度五、pin型光电二极管的应用5.1 光电二极管的常见应用领域5.2 pin型光电二极管的特殊应用5.3 pin型光电二极管的优缺点分析六、总结6.1 pin型光电二极管的工作原理概述6.2 随着科技的进步，pin型光电二极管的发展前景七、参考文献一、引言1.1 任务背景光电二极管是一种具有光电转换功能的器件，广泛应用于光通信、光测量、光电转换等领域。
其中，pin型光电二极管由于其结构的特殊性，具有较好的性能表现，因此受到了广泛关注和应用。
本文旨在深入探讨pin型光电二极管的工作原理，为读者更好地理解和应用该器件提供参考。
1.2 目的和意义本文旨在介绍pin型光电二极管的工作原理，包括其基本结构、工作原理、电流特性等内容，为读者提供全面、详细、完整的知识。
同时，本文还将探讨pin型光电二极管的应用领域和优缺点，以期读者能更好地了解和应用该器件。
二、光电二极管概述2.1 光电二极管定义光电二极管是一种半导体器件，能够将光信号转换为电信号。
它基于内建电场的形成，在光照下产生电荷分离，并在外加电压的作用下产生电流，实现光电转换的功能。
2.2 光电二极管分类根据结构和材料的不同，光电二极管可以分为多种类型，如常见的pn型、npn型、pin型等。
其中，pin型光电二极管是一种特殊结构的光电二极管，具有一些特殊的性能优势。
2.3 pin型光电二极管概述pin型光电二极管是由p型半导体、i型半导体和n型半导体三层材料组成的器件。
PIN光电二极管和雪崩倍增光电二极管
只有入射光子的能量hf大于半导体材料的禁带宽度Eg，才 能产生光电效应。因此对一种特定材料的检测器存在着一个
上限光波长λc
c
hc Eg
1.24 / Eg
（4-1）
可见，λc称为器件的截止波长。
截止波长大于入射光波长 选择检测器
合适的吸收系数
响应度和量子效率
响应度和量子效率是表示光电二极管能量转换效率的参数。 若入射光功率为P0时产生的光电流为Ip，则响应度R0定义为：
APD响应度和量子效率
类型 PIN APD
响应度R R
G*R
量子效率η <1 <1
PIN和APD性能比较
制造工艺 成本
灵敏度 动态范围 偏置电压 暗电流 温度敏感性 适用范围
PIN
APD
简单
复杂
低
高
差
比PIN高3~10dB
稍差（典型15~25dB） 大（典型25~35dB）
低
高
小
较大
小
大（需温度补偿）
量子效率定义为
R0 I p / P0
（4-2）
光电转换产生的电子 空穴对数 I p / e I p hf（4-3）
入射光子数
P0 / hf P0 e
式中e为电子电量，λ为光波长，h为普朗克常数，c为光速。
响应速度
响应速度（响应时间/截止频率）的决定因素： • 光检测电路的上升时间 • 载流子在耗尽层中的渡越时间 • 耗尽区外载流子的扩散时间
中低速中短距离传输， 中高速中长距离传输
或高速率短距离传输
APD结构图
APD倍增因子g和平均倍增
倍增因子是APD内部的电流增益系数。倍增因子g定义为 APD雪崩放大后的输出电流IM和初始光生电流Ip的比值。
PIN光电二极管
PIN光电二极管1.工作原理在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的。
由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征（Intrinsic）半导体，故称I层，因此这种结构成为PIN光电二极管。
I层较厚，几乎占据了整个耗尽区。
绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。
在I 层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小。
因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。
通过插入I层，增大耗尽区宽度达到了减小扩散分量的目的，但是过大的耗尽区宽度将延长光生载流子在耗尽区内的漂移时间，反而导致响应变慢，因此耗尽区宽度要合理选择。
通过控制耗尽区的宽度可以改变PIN观点二极管的响应速度。
2.PIN光电二极管的主要特性(1)截止波长和吸收系数只有入射光子的能量•PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管，在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。
具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
目录•PIN型光电二极管的结构•PIN结的导电特性•PIN型光电二极管的主要参数•PIN型光电二极管的典型应用PIN型光电二极管的结构•pin结二极管的基本结构有两种，即平面的结构和台面的结构，如图1所示。
对于Si-pin133结二极管，其中i型层的载流子浓度很低（约为10cm数量级）电阻率很高、（约为k-cm数量级），厚度W一般较厚（在10～200m之间）；i型层两边的p 型和n型半导体的掺杂浓度通常很高（即为重掺杂）。
平面结构和台面结构的i型层都可以采用外延技术来制作，高掺杂的p+层可以采用热扩散或者离子注入技术来获得。
平面结构二极管可以方便地采用常规的平面工艺来制作。
而台面结构二极管还需要进行台面制作（通过腐蚀或者挖槽来实现）。
pin光电二极管的原理及主要应用
PIN光电二极管的原理及主要应用1. PIN光电二极管的原理PIN光电二极管是一种特殊的光电二极管，它的结构由P区、I区和N区组成。
光电二极管的P区和N区之间夹着一层Intrinsic（I）区，这个I区通常是一个高电阻的半导体材料。
1.1 P区和N区的作用P区和N区是PIN光电二极管的两个极性区域，它们在光电二极管工作中起着重要的作用。
•P区：P区富余P型材料，其中掺杂了大量的电子空穴，当光线照射到P区时，光子被吸收，产生电子空穴对，使得P区中产生电流。
•N区：N区富余N型材料，其中掺杂了大量的自由电子，在外加正向电压下，N区的自由电子被吸引到P区，形成电流。
1.2 I区的作用I区是PIN光电二极管的关键部分，它是一个高电阻的半导体区域。
I区的宽度对于光电二极管的灵敏度具有重要的影响。
当光线照射到I区时，产生的光生电子空穴对将漂移到P区和N区，并在I区中产生电流。
2. PIN光电二极管的主要应用PIN光电二极管具有广泛的应用领域，以下是一些主要的应用。
2.1 光通信PIN光电二极管在光通信中扮演着重要的角色。
它可以用于接收光信号，将光信号转换为电信号。
通过调制光信号的强度和频率，可以实现光信号的传输和调制。
PIN光电二极管具有快速响应时间、高灵敏度和低噪声等特点，使其在光通信中得到广泛应用。
2.2 光测量PIN光电二极管可以用于各种光测量应用。
它可以用来测量光强度、光功率、光谱分析等。
通过将光信号转换为电信号，可以对光进行精确测量和分析。
PIN光电二极管的高灵敏度和快速响应时间使其成为光测量领域的理想选择。
2.3 光能检测由于PIN光电二极管对光的敏感性和灵敏度，它可以用于太阳能电池以及其他光能检测应用。
光能的转换和检测是光电二极管的重要应用之一。
2.4 显微镜成像PIN光电二极管在显微镜成像中也有广泛的应用。
它可以用于显微镜中的光敏探测器，将光信号转换为电信号，从而实现显微镜成像。
PIN光电二极管的高灵敏度和快速响应时间使其成为显微镜成像的理想探测器。
pin光电二极管的光电转换原理
pin光电二极管的光电转换原理一、引言光电转换器是一种能够将光能转换为电能的器件，其中光电二极管是一种常见的光电转换器。
pin光电二极管是一种特殊的光电二极管，它采用了pin结构，具有更高的灵敏度和更快的响应速度。
本文将详细介绍pin光电二极管的光电转换原理及其应用。
二、pin光电二极管的结构pin光电二极管由p型材料、i型材料和n型材料组成，其中i型材料处于p型材料和n型材料之间。
光电二极管的结构决定了它的光电转换性能。
2.1 p型材料p型材料受到外界光照时，会释放出电子-空穴对。
p型材料中的空穴浓度较高，电子浓度较低。
2.2 n型材料n型材料受到外界光照时，会释放出电子-空穴对。
n型材料中的电子浓度较高，空穴浓度较低。
2.3 i型材料i型材料位于p型材料和n型材料之间，其特点是电子浓度和空穴浓度都很低。
三、pin光电二极管的工作原理pin光电二极管的光电转换原理基于光生电流和光生电压效应。
3.1 光生电流效应当光照射到光电二极管时，光子的能量会激发p型材料和n型材料中的电子和空穴。
由于i型材料的电子浓度和空穴浓度都很低，因此大部分电子和空穴会向p型和n型材料移动。
这些移动的电子和空穴会导致在i型材料中产生光生电流。
3.2 光生电压效应pin光电二极管还可以产生光生电压。
当光照射到光电二极管时，光子的能量会激发p型材料和n型材料中的电子和空穴。
由于p型材料和n型材料的导电性不同，会形成内建电场。
当光生电子和光生空穴被内建电场分离时，就会产生光生电压。
四、pin光电二极管的应用4.1 光通信pin光电二极管作为光接收器在光通信中扮演着重要角色。
当光信号到达光电二极管时，光子的能量会被转化为电流或电压信号，进而被接收器检测和解码。
4.2 光电探测器pin光电二极管也可用作光电探测器，用于测量光的强度、频率和波长等信息。
通过测量光电二极管输出的电流或电压信号，可以获取关于光的各种参数。
4.3 光谱分析pin光电二极管在光谱分析中也有广泛应用。
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PIN光电二极管1. 工作原理在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的。
由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征（Intrinsic）半导体，故称I层，因此这种结构成为PIN光电二极管。
I层较厚，几乎占据了整个耗尽区。
绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。
在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小。
因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。
通过插入I层，增大耗尽区宽度达到了减小扩散分量的目的，但是过大的耗尽区宽度将延长光生载流子在耗尽区内的漂移时间，反而导致响应变慢，因此耗尽区宽度要合理选择。
通过控制耗尽区的宽度可以改变PIN观点二极管的响应速度。
2. PIN光电二极管的主要特性(1) 截止波长和吸收系数只有入射光子的能量 PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管，在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。
具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
目录PIN型光电二极管的结构PIN结的导电特性PIN型光电二极管的主要参数PIN型光电二极管的典型应用PIN型光电二极管的结构 pin结二极管的基本结构有两种，即平面的结构和台面的结构，如图1所示。
对于Si-pin133结二极管，其中i型层的载流子浓度很低（约为10cm数量级）电阻率很高、（约为k-cm数量级），厚度W一般较厚（在10～200m 之间）；i型层两边的p型和n型半导体的掺杂浓度通常很高（即为重掺杂）。
平面结构和台面结构的i型层都可以采用外延技术来制作，高掺杂的p+层可以采用热扩散或者离子注入技术来获得。
平面结构二极管可以方便地采用常规的平面工艺来制作。
而台面结构二极管还需要进行台面制作（通过腐蚀或者挖槽来实现）。
台面结构的优点是：①去掉了平面结的弯曲部分，改善了表面击穿电压；②减小了边缘电容和电感，有利于提高工作频率。
PIN结的导电特性 pin 结就是在 pin 结的空间电荷区分别在 i 型层两边的界面处，而整个的 i 型层中没有空间电荷，但是存在由两边的空间电荷所产生出来的电场——内建电场，所以 pin 结的势垒区就是整个的 i 型层。
①基本概念： 众所周知，一般 p-n 结的导电（较大的正向电流以及很小的反向电流）主要是由于少数载流子在势垒区以外的两边扩散区中进行扩散所造成的；扩散区是不存在电场的电中性区。
在此实际上也就暗示着载流子渡越势垒区的速度很快，即忽略了存在强电场的势垒区的阻挡作用；当然，这种处理也只有在势垒区较薄（小于载流子的平均自由程）时才是允许的。
而对于势垒区厚度较大（≈载流子平均自由程）的p-n 结，则就需要考虑载流子在渡越势垒区的过程中所造成的影响，这种影响主要就是将增加一定的产生-复合电流。
但是，对于 pin 结，虽然它的空间电荷区是在 i 型层两头的很薄的区域，然而其势垒区（存在内建电场的区域）却是整个的 i 型层，则其势垒区厚度必将远远大于载流子的平均自由程，因此这时载流子渡越势垒区过程中的产生-复合作用就再也不能忽略了。
实际上，pin 1结的单向导电性也正是由于载流子渡越 i 型层的特殊过程（复合与产生的过程）所造成的；相反，i 型层两边的扩散区却对于 pin 结导电性能的影响较小。
总之，pin 结的导电性能与 i 型层中载流子的复合作用有很大的关系。
②pin 结中载流子的输运——导电机理： 当 pin 结处于正偏时，势垒高度降低，则电子和空穴分别从两边大量注入到本征的 i 型层，当然这必定是“大注入”；这时就不能区分多数载流子和少数载流子了，即可以认为 i 型层中的电子浓度等于空穴浓度（n=p），并且均匀分布。
在 i 型层中，由于这种注入，即使得np>ni2，于是注入的这些电子和空穴将在 i 型层中发生复合，并从而形成较大的通过 pin 结的电流。
可见，pin 结的正向电流从性质上来说，它是非平衡载流子在 i 型层中的复合电流，载流子的复合越快，电流就越大。
当 pin 结反偏时，势垒中的电场增强，势垒高度增大，则 i 型层中的载流子将进一步减少，即使得 np<ni2，于是在 i 型层中将发生载流子的产生作用——产生出额外的电子和空穴（非平衡载流子）；然后这些产生出的非平衡载流子被电场扫向两边的 p 区和 n 区，并从而形成通过 pin 结的反向电流。
可见，pin 结的反向电流从性质上来说，它也是在 i 型层中形成的电流——产生电流；i 型层中产生载流子的作用越强，反向电流就越大。
总之，pin 结的导电机理不同于一般的 p-n 结。
一般 p-n 结主要是由于少数载流子在两边扩散区中进行扩散而导电；pin 结则主要是由于载流子在 i 型层中的复合-产生作用而导电（两边扩散区中少数载流子的扩散过程则由于其浓度梯度很小而可以忽略）。
PIN型光电二极管的主要参数 1. 开关时间：由于电荷的存储效应，PIN管的通断和断通都需要一个过程，这个过程所需时间 2. 隔离度：开关在断开时其衰减也非无穷大，称为隔离度 3. 插入损耗：开关在导通时衰减不为零，称为插入损耗 4. 承受功率：在给定的工作条件下，微波开关能够承受的最大输入功率 5. 电压驻波系数：仅反映端口输入，输出匹配情况 6. 视频泄漏 7. 谐波： PIN二极管也具有非线性，因而会产生谐波，PIN开关在宽带应用场合，谐波可能落在使用频带内引起干扰. 8. 开关分类：反射式和吸收式，吸收式开关的性能较反射式开关优良 9. 控制方式：采用TTL信号控制。
'1'通'0'断PIN型光电二极管的典型应用 ①射频信号的转换（开关）： 因为 pin 结二极管的射频电阻与直流偏置电流有关，所以它可以用作为射频开关和衰减器。
串联射频开关电路：当二极管正偏时，即接通（短路）；当二极管 0 偏或者反偏时，即可把 pin 结看作为一个电容器或者开路。
②射频信号的衰减器和调制器： pin 结二极管的射频电阻随直流偏置电流而连续变化，因此能够通过改变直流偏置电流来实现衰减和调制射频信号。
实际上，射频信号的转换也就是衰减和调制的一种特殊情况。
调制频率要受到反向恢复时间的限制；为了提高 pin 结二极管的调制频率，就应。
该减短 i 型层中的载流子寿命和减小串联电阻 Rs（以增大关断时的反向电流） ③射频相移器的选择开关： 射频信号的相移器可以采用不同长度的传输线来实现， pin 结二极管能够作为选择这而些传输线的开关使用。
④射频限幅器： pin 结二极管在射频时就好像一个纯电阻——射频电阻，但是这只有在射频信号处于临界电平之下时才成立；如果在临界电平之上时，则射频电阻降低，pin 结二极管即类似于直流电阻的性能。
这种特性就使得 pin 结二极管可以用来保护雷达接收机（二极管采用并联连接），以避免过大的发射功率。
⑤大功率整流器： 由于 i 型层较厚，则 pin 结二极管的击穿电压很高，从而它能够承受很高的工作电压；同时二极管在工作时，i 型层中存在大量的两种类型的载流子，将会产生电导调变效应，从而正向压降很低。
所以pin 结二极管是一种很好的大功率整流器。
⑥光电探测器： 在 pin 结中，因为有内建电场的区域（i 型层）较宽，则使得入射光几乎能完全被 i 型层所吸收、和转变为光生载流子，因而 pin 结二极管作为光电探测器使用时，可以获得较大的探测灵敏度。
基于同样的理由，结二极管也可以作为较高灵敏度的核辐射探测器使用， pin 实际上这也就是最通用的一种探测器。
光检测器的工作原理是什么?（1）PN结的光电效应光电二极管（PD）是一个工作在反向偏压下的PN结二极管，如下图。
由光电二极管作成的光检测器的核心是PN结的光电效应。
当PN结加反向偏压时，外加电场方向与PN结的内建电场方向一致，势垒加强，在PN结界面附近载流子基本上耗尽形成耗尽区。
当光束入射到PN结上，且光子能量hv大于半导体材料的带隙Eg时，价带上的电子吸收光子能量跃迁到导带上，形成一个电子—空穴对。
在耗尽区，在内建电场的作用下电子向N区漂移，空穴向P区漂移，如果PN结外电路构成回路，就会形成光电流。
当入射光功率变化时，光电流也随之线性变化，从而把光信号转换成电信号。
当入射光子能量小于Eg时，不论入射光有多强，光电效应也不会发生，即产生光电效应必须满足：λc为产生光电效应的入射光的最大波长，称为截止波长。
以Si为材料的光电二极管,λc=1.06μm；以Ge为材料的光电二极管，λc=1.60μm。
利用光电效应可以制造出简单的PN结光电二极管。
但这种光电二极管结构简单，无法降低暗电流和提高响应度，器件的稳定度也比较差，实际上不适合做光纤通信的检测器。
（2）PIN光电二极管1）PIN光电二极管的结构PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间，生成一层掺杂极低的本征材料，称为I层。
在外加反向偏置电压作用下，I层中形成很宽的耗尽层。
结构如图1所示。
由于I层吸收系数很小，入射光可以很容易地进入材料内部被充分吸收而产生大量的电子—空穴对，因此大幅度提高了光电转换效率。
另外，I层两侧的P层、N层很薄，光生载流子的漂移时间很短，大大提高了器件的响应速度。
检测某波长的光时要选择合适材料作成的光检测器。
首先，材料的带隙决定了截止波长要大于被检测的光波波长，否则材料对光透明，不能进行光电转换。
其次，材料的吸收系数不能太大，以免降低光电转换效率。
Si―PIN光电二极管的波长响应范围为0.5～1μm。
Ge―PIN和InGaAs―PIN光电二极管的波长响应范围约为1～1.7μm。
2）响应度响应度是描述光检测器能量转换效率的一个参量。
它定义为：其中，P0为入射到光电二极管上的光功率；Ip为所产生的光电流。
它的单位为A/W。
3）量子效率量子效率表示入射光子转换为光电子的效率。
它定义为单位时间内产生的光电子数与入射光子数之比，即：η=(光电转换产生的有效电子-空穴对数)/入射光子数其中,e为电子电荷，其值为1.6×10-19 C。
所以有：式中,λ单位取μm。
可见，光电检测器的响应度随波长的增大而增大。
图2为PIN光电二极管的响应度、量子效率与波长的关系。
可以看出，响应度、量子效率随着波长的变化而变化。
为提高量子效率，必须减少入射表面的反射率，使入射光子尽可能多地进入PN结；同时减少光子在表面层被吸收的可能性，增加耗尽区的宽度，使光子在耗尽区内被充分吸收。
4）响应速度响应速度是光电检测器的另一个重要参数，通常用响应时间（上升时间和下降时间），如图3来表示图3 光检测器的脉冲响应光电二极管在接收机中使用时通常由偏置电路与放大器相连，这样检测器的响应特性必然与外电路相关。