发光二极管的结构,发光二极管内部结构

光电二极管光伏模式电路图

光电导模式

在这种模式下，光电二极管将在反向偏置条件下工作。阴极为正极，阳极为负极。当反向电压增加时，耗尽层的宽度也会增加。因此，响应时间和结电容将减少。相比之下，这种操作模式速度快，并且会产生电子噪音。

光电二极管光电导模式电路图

雪崩二极管模式

雪崩二极管在高反向偏置条件下工作，这允许雪崩击穿倍增到每个光电产生的电子-空穴对。该结果是光电二极管的内部增益，它会缓慢增加设备响应。

光电二极管电路

光电二极管的电路图如下所示。该电路可以用一个 10k 电阻器和光电二极管构建。一旦光电二极管注意到光线，它就会允许一些电流通过它。通过该二极管提供的电流总和可以与通过二极管观察到的光的总和成正比。

光电二极管电路图

在外部电路中连接光电二极管

光电二极管在反向偏置的电路中工作。阳极连接到电路地，阴极连接到电路的正电源电压。当被光照射时，电流从阴极流向阳极。

在外部电路中连接光电二极管电路图

当光电二极管与外部电路一起使用时，它们连接到电路中的电源。光电二极管产生的电流量将非常小。该电流值不足以驱动电子设备。因此，当它们连接到外部电源时，它会为电路提供更多电流。因此，电池被用作电源。电池源有助于增加电流值，有助于外部设备具有更好的性能

光电二极管材料

光电二极管的材料决定了它的许多特性。关键特性是光电二极管响应的光的波，另一个是噪音水平，这两者在很大程度上取决于光电二极管中使用的材料。

由于使用不同材料而导致对波长的不同响应发生，因为只有具有足够能量的光子才能在材料的带隙中激发电子，才会产生显著的能量来产生来自光电二极管的电流。

虽然材料的波长敏感性非常重要，但另一个可能对光电二极管性能产生重大影响的参数是产生的噪声水平。

由于其更大的带隙，硅光电二极管产生的噪声比锗光电二极管要小。然而，还需要考虑需要光电二极管的波长，并且锗光电二极管必须用于长于大约 1000 nm 的波长。

光电二极管结构

光电二极管的关键要求之一是收集光的合适区域。在标准 PN 结内，这相对较小，但可以通过使用 PIN 二极管来增加面积。由于本征区域包含在用于集光的有源结中，因此用于集光的区域要大得多，从而使 PIN 光电二极管更有效。

在光电二极管制造过程中，在 P 型和 N 型层之间插入了厚的本征层。该中间本征层可以是完全本征的，或者是非常轻掺杂的以使其成为N-层。在某些情况下，它可以作为外延层生长到衬底上，或者它可以包含在衬底本身内。

P 扩散层的开发可以在重掺杂的N型外延层上进行。触点采用金属设计，可制成阳极和阴极等两个端子。二极管的前部区域可以分为两种类型，例如有源表面和无源表面。

非活性表面的设计可以用二氧化硅 (SiO2) 完成。在活动表面上，光线可以照射在其上，而在非活动表面上，光线不能照射。 通过抗反射材料覆盖活性表面，使光的能量不会损失，最高可以转化为电流。