光伏探测器
硅光伏探测器工作原理
硅光伏探测器工作原理
硅光伏探测器是一种基于硅材料的光电转换器件，其工作原理主要基于光电效应。
以下是硅光伏探测器的工作原理的简要描述：
1. 光吸收：当光线照射到硅光伏探测器的表面时，光子能量被硅材料吸收。
硅材料对光的吸收与其能带结构有关，只有能量大于硅的禁带宽度的光子才能被吸收。
2. 电子激发：吸收的光能将硅中的电子从价带激发到导带，形成电子-空穴对。
这个过程是光电效应的核心，实现了光能到电能的转换。
3. 载流子分离：由于硅具有半导体特性，存在内建电场或外加电场的作用下，电子和空穴会被分离开来。
内建电场通常存在于PN结中，由P型区和N型区的掺杂差异形成。
外加电场则可以通过在探测器上施加电压来产生。
4. 电流产生：分离的电子和空穴在电场的作用下沿着导体形成电流。
这个电流可以被外部电路检测和测量，从而实现对光信号的探测和转换。
总结来说，硅光伏探测器的工作原理是通过光电效应将光能转化为电能，利用硅材料的特性实现光子的吸收、电子的激发、载流子的分离和电流的产生。
这种探测器在光纤通信、光学传感器、星载探测和医学成像等领域有广泛的应用。
光伏探测器的原理与应用
光伏探测器的原理与应用1. 原理介绍光伏探测器（Photovoltaic Detector）是一种将光能直接转化为电能的器件。
它利用光电效应原理，将吸收的光子能量转化为电荷或电压信号。
光伏探测器是光电探测器的一种重要类型，广泛应用于光通信、光谱分析、环境监测、太阳能电池等领域。
主要的光伏探测器类型包括：光电二极管、光电导、光电晶体管、光电效应晶体管、光电倍增管等。
下面将逐一介绍这些光伏探测器的原理和应用。
1.1 光电二极管光电二极管是一种最简单的光伏探测器，它基于PN结的正常工作原理。
当光线照射到PN结上时，光子能量会激发光伏效应，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对将会在电场的作用下分离，形成电流。
在应用方面，光电二极管常用于光通信、显示器亮度控制、光照度测量等领域。
由于光电二极管的结构简单，成本低廉，并且灵敏度较高，因此被广泛应用于各种光电设备中。
1.2 光电导光电导（Photocunductor）是利用半导体材料的光电效应原理制成的光伏探测器。
它的结构类似于晶体管，但没有PN结。
光电导的导电性随着入射光的强度而改变，当光照射到光电导的表面时，导电性增加，产生电流。
光电导具有光响应速度快、灵敏度高的优点。
它常用于图像传感、光谱仪、精密测量等领域。
1.3 光电晶体管光电晶体管（Phototransistor）是一种将光信号转化为电信号的光伏探测器。
它由普通晶体管和光敏元件组成。
当光照射到光电晶体管的敏感区域时，光子能量被转化为电子信号，通过晶体管的放大作用，得到较大的电流输出。
光电晶体管具有灵敏度高、应用范围广的特点。
它常用于光照度测量、光谱分析、自动控制等领域。
1.4 光电效应晶体管光电效应晶体管（Photovoltaic Transistor）是将光电二极管和晶体管相结合的光伏探测器。
它不仅能够将光能转化为电能，还可以放大信号。
光电效应晶体管的输出可以直接连接到数字电路或模拟电路中使用。
光电效应晶体管广泛应用于光通信、图像传感、光电测量等领域。
3-4 光伏探测器
3.4 光伏探测器（PV——Photovoltaic ）光伏探测器——利用光生伏特效应制成的光电探测器，是结型探测器。
原理：在内建电场的作用下，电子——空穴对漂移至两端，形成电压。
§3.4.1 光伏探测器的工作原理一、热平衡下的PN 结 1.几个物理参数 势垒高度 2lnA DD iN N qV kT n ⋅= 结区宽度 1/22[()]A DL A DN N W V q N N V εε+=⋅−⋅ PN 结电容 1/201[()()]2A D j A D D qN N C A N N V Vεε⋅=⋅+−2.PN 结电流方程（伏安特性曲线）1：正向导通部分2：反向截止部分3：反向击穿部分/00qV KT D I I e I =−I D ：流过PN 结的电流 I 0：PN 结的反向饱和电流 V ：加在PN 结上的正向电压 二、有光照下的PN 结1.光照下PN 结的两种工作模式当光照射PN 结时，只要入射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子－空穴对。
这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺着电场运动，电子逆电场运动；在开路状态，最后在N 区边界积累光生电子，P 区积累光生空穴，产生了一个与内建电场方向相反的光生电场，即P 区和N 区之间产生了光生电压V oc２.光照下PN 结的电流方程 零偏置的光伏工作模式:光照PN 结工作原理有光照射时，若PN 结电路接负载电阻R L ,如图，在PN 结内出现两种方向相反的电流：光激发产生的电子－空穴对，在内建电场作用下，形成的光生电流I p ，它与光照有关，其方向与PN 结反向饱和电流I 0相同。
反向偏置的光电导工作模式:另一种在PN 结施加反向偏置电压，总电流是两者之差：/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−−光生电流: p E I S E =⋅ S E 为光照灵敏度 有光照下的伏安特性曲线如下：/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−−有光照下的伏安特性曲线讨论：开路电压V oc负载电阻R L 断开时I L =0，PN 结两端的电压为开路电压，用V oc 表示/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−− 0ln(1)p oc I kTV q I =+ 通常I p 》I 0；则：000ln()ln(p E c I S E kT kT V q I q I ⋅≈= 短路电流负载电阻短路时R L =0, 短路电流：sc p E I I S E ==⋅频率特性如果给PN 结加上一个反向电压V b ，外加电压所建电场和PN 结内建电场方向相同，使得结势垒由qV D 增加到q(V D +V b )，使光照产生的电子－空穴对在强电场作用下更容易产生漂移运动，提高了器件的频率特性。
光伏型硅X射线探测器
片 子 ． 掉 背 面 多 余 的 铝 ， 样 就 制 成 了 垂 直 多 重 磨 这
结 ， 图 １所 示 ． 如
Ａｌ
ｎＰｎＰｎＰｎＰｎＰｎＰｎｐｎＰｎ ｆ１ ｂ
图 １ （ ） 腐 蚀 好 的 沟槽 内 淀 积 铝 ； ｂ 在 热 迁 移 掺 杂 之 后 形 ａ在 （） 成 ｐ ｎ相 间 的垂 直 结 阵 列
属 零 遮 挡 的 目的 ． 时 分 析 了 工 艺 条 件 对 器 件 性 能 的 影 响 ． 过 对 敏感 区 和 无 效 区 的 计 算 和 对 比 ， 器 件 的 几 个 电 同 通 对
流 参 数 进 行 了详 细 的计 算 ； 两 种 靶 材 的标 识 谱 在 器 件 内 产 生 的 光 电 子 的 收 集 效 率 做 了 计 算 ， 器 件 的 光 谱 响 应 对 对 度 也 作 了计 算 和 分 析 ； 时 对 器 件 窗 口材 料 的选 择 进 行 了 详 细 讨 论 ； 后 叙 述 对 器 件 进 行 的 实 验 验 证 ， 过 对 金 属 同 最 通
１ 引 言
目前 ， 对大 型金 属拼 焊件 焊缝 的质 量检 查 ， 旧 仍 延 用 费用较 低 的拍 片法 、 超声 法等 方法 ． 有高 技术 虽 设 备投 入使 用 ， 是 价格 昂贵 ， 于大 规模工 业 生产 但 对 的产 品如煤 气 管道 、 天然 气管 道等 在线 检验 、 片更 拍 是 困难 的事 ． 鉴 于 此 ， 了 实现 自动化 生 产 ， 有 为 国外 早 已出现 了探头 检 测 式 自动化 装 置 ， 这种 装 置 价 格
张治国
（ 州 师 范学 院 物 理 系 ， 泉州 ３ ２ ０ ） 泉 ６ ０ ０
摘 要 ：介 绍 了垂 直 多 结 器 件 的结 构 ， 出 了热 迁 移 制结 的工 艺 条 件 和 结 果 ， 别 介 绍 了 处 理 器 件 电极 引 线 的 隔 离 给 特 线 方 法 ， 决 了经 过 热 迁 移 掺 杂 后 光 刻 电 极 套 不 准 的 难 题 ， 解 以及 把 所 有 Ｐ型 区 域 连 接 起 来 的 问 题 ， 到 了敏 感 区 金 达
光伏型自驱动光电探测器性能的研究
光伏型自驱动光电探测器性能的研究光伏型自驱动光电探测器性能的研究摘要：随着太阳能的广泛应用，光伏型自驱动光电探测器作为一种重要的太阳能利用设备，具有自动转换太阳能为电能的能力，在各种光照环境下均能正常工作。
本文通过实验研究，探讨了光伏型自驱动光电探测器的性能表现，并分析了其优缺点和未来发展方向。
在研究中，我们使用了一种基于光伏效应的太阳能电池，将其作为自驱动光电探测器的核心元件。
在实验中，我们分别在室内和室外环境下对其性能进行测试。
首先，我们测试了设备的光暴发响应能力。
实验结果表明，光伏型自驱动光电探测器具有快速响应的特点，能够在短时间内将光信号转换为电信号，并输出到外部电路中。
此外，我们还测试了该设备在不同光照强度下的工作状态。
实验结果显示，光伏型自驱动光电探测器在强光照射下工作稳定，具有较高的输出功率；而在弱光照射下，其输出功率较低，但仍能保持一定的工作能力。
这说明光伏型自驱动光电探测器具有较好的光电转换效率和适应不同光照条件的能力。
通过以上实验数据的分析，我们可以得出以下结论：光伏型自驱动光电探测器具有快速响应、较高的光电转换效率以及适应不同光照条件的特点。
然而，也存在一些不足之处。
首先，该设备对光源的定向性要求较高，对于均匀光照条件下的应用具有一定限制；其次，光伏型自驱动光电探测器在弱光照射下输出功率较低，需要进一步提高其低光照工作能力。
针对这些问题，我们提出了一些解决方案和优化措施。
首先，可以通过优化太阳能电池的结构和材料，提高其光吸收能力和光电转换效率，使其在较低光照条件下仍能正常工作。
其次，可以引入聚光系统，将光线集中到太阳能电池表面，增强其接收光能力。
此外，还可以开发智能光伏型自驱动光电探测器，利用传感器和控制器实现对光照条件的自动调节，以适应不同应用环境下的光照变化。
最后，还可以加强对光电探测器性能的仿真和模拟研究，为进一步优化设备提供理论支持。
综上所述，光伏型自驱动光电探测器作为一种具有自动转换太阳能为电能能力的太阳能利用设备，具有快速响应、较高的光电转换效率和适应不同光照条件的优点。
第5章 光伏探测器
如果在外部把p区和n区短接，则由结区势垒分开的光生 载流子就会全部流经外电路，于是在电路中就产生了光 电流，称为短路电流。 短路电流和光生电动势可由pn结的基本特性求得。 光生电流：
P I s q h
P 光生电动势： Vs qR0 h
R0 电压响应率： RV q h
光伏探测器与光电导探测器相比较，主要特点在于： (1)产生光电变换的部位不同，光电导探测器是均值型；而 光伏探测器是结型，只有到达结区附近的光才产生光伏效 应。 (2)光电导探测器没有极性，工作时必须外加偏压；而光伏 探测器有确定的正负极，可以加也可以不加偏压工作。 (3)光电导探测器的光电效应主要依赖于非平衡载流子中的 多子产生与复合运动，驰豫时间较大，响应速度慢，频率 响应性能较差；而光伏探测器的光伏效应主要依赖于结区 非平衡载流子中的少子漂移运动，弛豫时间较小，响应速 度快，频率响应特性好。
当器件在零偏置（VA＝0）时，流过p-n结的电流除光电流 Is外，还包含正向和反向的暗电流ID-与ID+，它们对总电流 的贡献为零，而对噪声的贡献是叠加的，则均方噪声电流 应为
i 2e( I I I s )f 2q(2 I D I s )f
2 N
D
D
当器件工作在负偏压时，ID+→0，则均方噪声电流为
I P1<P2
无光照 O V IS0
ID
有光照
光伏探测器的伏安特性
(Voc)max
Isc线性增加；
光伏器件的输出电压：
VVoc对数规律增加，并不随光强 ln S 1 I q S0 无限增大，当其增大到pn结势垒 消失时，即得到最大光生电压。
光伏探测器的原理和应用
光伏探测器的未来发展
多光谱光伏探测器
目前的光伏探测器大多只能响应特定波长的光。然而， 在实际应用中，往往需要同时响应多种波长的光。因此， 发展多光谱光伏探测器将成为未来的一个重要方向
安全监控：由于光伏探测器对光敏感， 因此它们可以用于安全监控系统。例 如，在机场或重要设施的安全检查中， 光伏探测器可以检测到隐藏的武器或 其他危险物品
医学成像：在医学成像中，光伏探测 器被用于各种成像技术，如光学层析 成像和荧光成像等。这些技术对于疾 病的诊断和治疗具有重要意义
空间探索：在空间探索中，光伏探测 器被用于各种目的，如测量太阳辐射、 检测星球表面的地形地貌以及研究大 气组成等
4
章节 PART
结论
结论
5
章节 PART
光伏探测器的未 来发展
光伏探测器的未来发展
Annual work summary
随着科技的进步和需求的增长，光伏探测器在未来将有更多的应用领域和更高的性能要求 。以下是几个可能的趋势
高效率光伏探测器：目前的光伏探测器转换效率已经相当高，但仍有提升空间。未来 的研究将致力于进一步提高光伏探测器的转换效率和稳定性，以实现更高效的能源利 用
集成化和智能化
将光伏探测器与其他电子器件集成在一起，实现智能化 控制和数据传输，将有助于提高光伏探测器的应用范围 和性能
环境适应性
在某些应用领域，如空间探索和海洋环境监测，光伏探 测器需要能够在极端环境下正常工作。因此，提高光伏 探测器的环境适应性也是未来发展的重要方向
光伏探测器的未来发展
可见光波探测器分类标准
可见光波探测器分类标准可以从多个角度进行，如原理、材料、响应波长等。
以下从不同角度对可见光波探测器进行分类：按原理分类：1. 光伏探测器：利用光子导致半导体材料产生电动势，如硅探测器。
2. 量子点探测器：利用量子点的能带结构，使其对可见光具有高灵敏度。
3. 量子点/光伏混合探测器：结合了光伏探测器和量子点的优点，具有高性能和宽响应谱。
4. 光电导探测器：利用光子激发电子-空穴对，分离电子和空穴并导电，如硫化锌探测器。
5. 雪崩二极管探测器：利用雪崩效应提高响应速度和线性范围。
6. 成像探测器：包含电荷耦合器件（CCD）和CMOS等，可以获取可见光的图像信息。
按材料分类：1. 硅基探测器：是最早也是目前使用最广泛的可见光波探测器。
2. 硫化镉基探测器：具有宽的响应光谱和低的暗电流。
3. 硒基探测器：具有高的量子效率和宽的响应光谱。
4. 量子点探测器：具有高的光子响应、快速响应和低温工作等优点。
按响应波长分类：1. 普通可见光探测器：响应范围在400-700nm。
2. 超高光谱探测器：具有小于100nm的分辨率，可以感知更丰富的颜色信息。
3. 红外光探测器：响应范围在700nm以上，通常用于夜视设备和温度测量。
除了以上分类标准，可见光波探测器还可以根据其他因素进行分类，如工作温度、是否具有制冷装置、是否可集成到相机中、是否具有主动光源等。
在实际应用中，可根据具体需求选择合适的可见光波探测器。
至于具体的选择标准和使用方法，建议您咨询专业人士，如光学工程师或相关领域的专家学者。
他们可以根据您的具体需求和预期，提供更具体和实用的建议。
同时，他们也可以帮助您了解各种可见光波探测器的优缺点和应用范围，帮助您做出明智的选择。
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一、光伏探测器的工作原理光生伏特效应是光照度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半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照这种半导体时由于半导体对光的吸收而产生了光生电子-空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和积聚而产生电位差，这种现象是最重要的一类光生伏特效应。
对于均匀半导体，由于体内没有内建电场，当光照这种半导体一部分时，由于光生载流子浓度梯度的不同而引起载流子扩散运动。
但电子-空穴的迁移率不等，由于两种载流子扩散速度的不同而导致两种电荷的分开，从而出现光生电势。
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，称为光磁效应。
通常把丹倍效应和光磁电效应称为体积光生伏特效应。
二、光伏探测器的伏安特性有光照时，若PN 结外电路接上负载电阻L R ,如图所示，在PN 结内将出现两种方向相反的电流：一种是光激发产生的电子-空穴对形成的光生电流P I ,它与光照有关，其方向与PN 结方向饱和电流o I 相同;另一种是光生电流D I 流过负载电阻P R 产生电压降，相当于在PN 结施加正向偏置电压，从而产生正向电流D I ，总电流L I 是两者之差，即流过负载的总电流为：)1(/--=-=kTqV o P D P L eI I I I I (A)上式中的光电流P I 正比于光照度E ，比例常数E S 称为光照灵敏度，即E S I E P = (A)当负载电阻L R 断开时，0=L I ，称P 端对N 端电压为开路电压oc V ，且由于，则近似地有 )l n (oE oc I ES q kTV =（V ）当负载电阻L R 短路时，0=L R ，称流过回路的电流为短路电流sc I ，短路电流就是光生电流P I 。
P I 与光照度E 或光通量Φ成正比，从而得到最大线性区，这在线性测量中被广泛应用。
如果给PN 结加上一个反向偏置电压b V ，外加电压所建的电场方向与PN 结内建电场方向相同，使光生电子-空穴对在强电场作用下更容易产生漂移运动，提高了器件的频率特性。
PN 结光电器件在不同的照度下的伏安特性曲线，如图所示。
无光照0=E 时,伏安特性曲线与一般二极管的伏安特性曲线相同；受光照后，光生电子-空穴对电场作用下形成大于反向饱和电流o I 的光电流P I ，并与o I 同向，因此曲线将电流轴向下平移，平移幅度与光照度...)3,2,1(=i E i 的变化成正比，当PN 结上加有反向偏压时，非光生的暗电流随反向偏压增大有所增大，最后等于反向饱和电流o I ，而光电流PI 几乎与反向电压的高低无关。
二、光伏探测器的偏置电路 1、自偏置电路光电池工作时无外加偏压，直接与负载电阻连接。
其输出电流I 流过外加电路负载电阻产生的压降L IR 就是它自身的正向偏压，故称为自偏压，其电路称为自偏置电路，电路图如下图（a ）。
因此光电池回路方程为： L IR U =光电池伏安特性曲线对应图（）中第四象限。
由于无外加偏压，其伏安特性实际上表示的是它在一光照度下输出电流和电压随负载电阻变化的关系。
为了分析和讨论的方便，将其伏安特性曲线旋转到第一象限，如下图（b ）。
根据L IR U =，图（b ）中作出不同负载电阻0L R 、1L R 、2L R 和Lopt R 的直流负载线。
在下图（b ）中这些负载线将光电池的工作状态分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域。
ⅡⅢⅣR L2R LoptR L1R L00E 4E 3E 2E 1U/VI/mAⅠIUUR L(b)(a)光电池自偏压电路 光电池伏安特性及直流负载线（1）短路或线性电流放大区光电池工作在一区域时，负载电阻较小，其输出电流与光照有较好的线性关系。
该区域称为短路或线性电流放大区。
负载电阻越小，电流的线性越好，当负载短路)0(0=L R 时，则输出短路电流为: E S I I p sc ∙-=-=左图给出了一种光电池的线性电流放大器。
根据电路理论中的密勒定理，图中放大器的输出电阻为: AR r f i +≈1式中f R 为反馈电阻；A 为放大器开环增益。
因410=A ,Ω〈k R f 100，所以Ω=10~0i r 。
i r 相当于光电池的负载L R ，可以认为光电池处于短路工作状态。
放大器的输出电压为： f sc R I U -=0这种电路不仅线性好，输出光电流大，而且暗电流近似于零，信噪比好，适合于弱光信号的检测。
(2)、空载电压输出区光电池工作在Ⅵ区域，负载电阻很大，近似于开路)(∞→L R ，光电池输出电流I=0。
该区域称为空载电压输出区。
由)1ln(0+=I I e kT U poc 可知，当入射光信号从“无”到“有”做跳跃式变化时，硅光电池输出电压从0跳跃到V 6.0~45.0。
在不要求电压随光通量线性变化的情况下，光电池开路输出具有很高的光电转换灵敏度，而且不需要任何偏置电源，适合于开关电路或继电器控制电路。
不足之处是频率特性不好，受温度影响也较大。
A ++-U 0R LR 1R 2光电池空载电压放大器电路（3）、功率放大区光电池工作在Ⅲ区域，当负载电阻取一电阻值Lopt R 时，可使光电池具有最大的输出功率，该区域为功率放大区。
光电池工作在这个区域，能将光能有效地转换成电能给负载供电。
这是太阳能光电池的功能。
2、零伏偏置电路光伏探测器在自偏置的情况下，若负载电阻为零，自偏压为零；或者在光伏探测器在反偏置的情况下，反偏压很小或接近零。
这两种情况下都是零伏偏置或接近于零伏偏置，对应的偏置电路都称为零伏偏置电路。
（1）、零伏偏置电路特点光伏探测器采用零伏偏置电路时，它的f 1噪声最小，暗电流为零，可以获得较高的信噪比。
因此反向饱和电流小，正、反向特性好的光伏探测器也常用零偏置电路，可避免偏置电路引入的噪声。
（2）三、光伏探测器的性能参数1、响应率根据定义知，由式)1ln(-=soS oc I I q kT V 可直接写出光伏探测器开路时响应率的表达式: )1ln(-==soS oc V I I qP kT PV R在弱光射情况下，上式可以近似为：soS oc V I I qPkT PV R ∙==将光电流P hvq I s ∙=)(η代人得: sooc V I hvkT PV R 1∙==η由于式sooc V I hvkT PV R 1∙==η可得出反向饱和电流为：dn hh p ee so A p L D n L D q I )(00+=式中0p n 、0n p 为少数载流子浓度，e D 、h D 分别为电子-空穴的扩散系数，e L 、h L 分别为电子-空穴的扩散长度，d A 为探测器的光敏面积。
由此可知，光伏探测器的响应率与器件的工作温度T 及少数载流子浓度和扩散有关，而与器件的外偏压无关，这是与光电导探测器的不相同的。
2、噪声光伏探测器的噪声主要包括器件中光生电流的散粒噪声、暗电流噪声和器件的热噪声，其均方噪声电流2N i 为：dNR f kT f qI i ∆+∆=422式中，I 为流过P-N 结的总电流，它与器件的工作及光照有关，d R 为器件电阻，因反偏工作时d R 相当大，热噪声可忽略不计，故光电流和暗电流引起的散粒噪声是主要的，则式可表示为: f I I q i s D N ∆+=)(22下面着重讨论光伏探测器在有无光照情况下的暗电流噪声a 、光照时通过器件的电流只有热激发暗电流D I 。
当器件在零偏置时，流过P-N结的电流包含正向和反向的暗电流+D I 与-D I 。
它们对总电流的贡献为零，而对噪声的贡献是叠加的，则均方噪声电流为：fI I q i D D N ∆+=-+)(22一般情况下D D D I I I ==-+,故f qI i N ∆=22同理，可以写出负偏压工作的光伏探测器的暗电流噪声，显然它只有零偏压工作时的一半。
b 、无光照时当偏压0=A V 时，流过P-N 结的电流有+D I 、-D I 及S I 。
因此，总的噪声电流均方值为: f I I I q i s D D N ∆++=-+)(22f I I q s D ∆+=)2(2有弱光照射是有D I >>S I ,则 f qI i D N ∆=42上式与无光照射时的结果相同.当光伏探测器工作在负偏压时, 0→+D I ,则式f qI i D N ∆=22即负偏压的光伏探测器的噪声功率为零偏压的一半。
3、比探测率光伏探测器*D 可表示为 2/1)(f A V R D d NV ∆=*式中N V 为光伏探测器噪声电压均方根值。
光伏探测器多以散粒噪声为主，当仅考虑散粒噪声时，在不同偏压情况下光伏探测器的比探测率可表示如下：（1）零偏压工作时，利用)1ln(-=soS oc I I q kT V 看得到光伏探测器的噪声电压均方值L D N fR qI V ∆=4，将代人2/1)(f A V R Dd NV ∆=*得fA fR qI R D d LD V V ∆∆==*4|0（2）反偏压工作时，利用式f qI i D N ∆=42得fA fR qIR D d LDV V ∆∆=<*2|0结果表明，零偏与反偏工作的光伏探测器的比探测率相差2倍。
利用光伏探测器的电流响应率I R 还可以得到*D 与零偏阻0R 的关系式， 由定义： 2/11)(f A I R D d N∆=*式中N I 为噪声电流均方值。
即： fA R f kT hcq D d ∆∆=*041ηλKTkcR A q d 20ηλ=上式表示，光伏探测器工作于零偏时，比探测率*D 与0R A d 成正比。
当入射波长一定，器件量子效率相同时，0R A d 越大，*D 就越高。
所以，零偏电阻往往也是光伏探测器的一个重要参数，它直接反应了器件性能的优劣。
当光伏探测器受热噪声限制时，提高探测率*D 的关键在于提高结电阻和界面积的乘积和降低探测器的工作温度，同时KTkcR A q D d 20ηλ=*式也说明，当光伏探测器受背景噪声限制时，提高探测率主要在与采用减小探测器视场角等办法来减少探测器接收的背景光子数。
4、光谱特性和其他选择性光子探测器一样，光伏探测器的响应率随人射光波长而变化。
近红外和可见光波段所用的光伏探测器材料多是硅和锗，其对光的吸收系数α和量子效率η与波长的关系分别如下图：通常用硅能很好的光伏探测器。
但其最佳响应波长在0.8-1.0m μ,对于1.3m μ或1.55m μ红外辐射不能响应。
锗制成的光伏探测器虽能响应到1.7m μ,但它的暗电流偏高，因而噪声较大，也不是理想的材料。