光电技术第3章第2节

3.3 光生伏特器件的偏置电路(重点掌握)光生伏特器件在反向偏置状态，PN结势垒区加宽，有利于光生载 流子的漂移运动，使光生伏特器件的线性范围和光电变换的动态范 围加宽。 qU 3.3.1 反向偏置电路(以光电二极管为例) I I I D (e KT 1) 1.反向偏置电路的输出特性 在如图3-40所示的反向偏置电路中， kT U 时，流过负载电阻 RL的电流IL 为 q

IL Ip Id dr

2.输出电流、电压与辐射量间的关系 q q IL e , I P IL e , I dhc

hc

反向偏置电路的光电二极管两端的电压与入射辐射量的关系为U D U bb U L U bb RL I L U bb RL

q hc

e ,

U D RL

q hc

e, U L

负载电阻上输出电压变化量△UL为:

U L U o U D RL I P RL

q hc

e,

UD I p RL

D

U D U bb RL I L U bb RL

q hc

e ,

UD I p RL确 定 直 流 负 载 线M

光电二极管反向偏置电路输出特性曲线

光伏探测器光电变换电路的参数计算1 反偏下光电二极管的偏置电路分析与计算(缓变光辐射，静 态计算) (1)图解法 MD

U D U bb RL I L U bb RL

q hc

e ,

M

M

(2)解析法(了解)

折线化伏安特性可用下列参数确定：转折电压U0:对应曲线转折点处的电压值。 初始电导G0:对应非线性部分直线的初始斜率。 结间漏电导G:是线性工作区间内各平行直线的平均斜率。 光电灵敏度 :单位输入光照度所引起的光电流值。

光伏探测器光电变换电路的参数计算2 光生电势型探测电路的静态计算(缓变光辐射)

光伏探测器光电变换电路的参数计算(1)无反偏的光电池电路

Pm= Im Um=(0.6~0.7)UocIp

U I L RL Vb

S

例:光电池在光照度为100lx时,开路电压VOC=180mv,ISC=80µA,求在 由50lx增加到200lx时,为保证线性输出所需最佳负载电阻值和 输出电压变化量 ; 若加有反偏压 V b =0.3V, 允许选用的负载电阻 RL=?输出电压△V=?

光伏探测器光电变换电路的参数计算*3(了解) 反偏下光电二极管的偏置电路分析与计算(交变光 辐射 关键确定动态工作点)

首先要建立直流工作点以获得最大的功率输出，且输入电路 与后续电路通常由阻容连接等方式耦合。后续电路的等效输 入阻抗将和输入的直流负载电阻相并联组成交流负载线。

首先要确定在交变信号作用下电路的最佳工作状态。要使在交流 光信号作用下，输入到后级放大器的信号电压最大，必须使交流 负载线通过拐点M。