3 光生伏特效应型光电器件光生伏特效应在光线的作用下，能够使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池。光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。即电源。它是基于“光生伏特效应”光电池实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。212025/6/24
2025/6/24 21 ◼ 光生伏特效应 ◼ 在光线的作用下，能够使物体产生一定方向的电动势的现象。如 光电池。 ◼ 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。即电 源。它是基于“光生伏特效应” 。 ◼ 光电池实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的 一个面，例如P型面时， 若光子能量大于半导体材料的禁 带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子 和空穴， 电子-空穴对从表面向内迅速扩散， 在结电场 的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。 3 光生伏特效应型光电器件
光电池结构、符号P型电极硼扩散层接线点N型氧化镉层接线点(Sio,膜）+PN结PN结硒（P型）N型硅片铝基板电极电极+（a）硅光电池结构（b）硒光电池结构R光电池(a）符号(b）基本电路(c）等效电路222025/6/24
2025/6/24 22 光电池结构、符号 N型硅片 PN结 电极 － P型电极 （SiO2膜） 接线点 ＋ （a) 硅光电池结构 铝基板 硒（P型） PN结 电极 ＋ N型氧化镉层 接线点 － （b) 硒光电池结构 硼扩散层 光电池 (a) 符号 U I RL U I RL D I S I (b) 基本电路 (c) 等效电路
光电池基本特性光谱特性光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。10080硅硒%60S402004006008001000 1200a/nm光电池的光谱特性232025/6/24
2025/6/24 23 光电池基本特性 ◼ 光谱特性 ◼ 光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。 0 400 600 800 1000 1200 20 40 60 80 100 / nm S / % 光电池的光谱特性 硒 硅
主，光电池在不同光照度下，其光光照特性电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性0.50. 40.3S0.20. 18004006002001000000000E(Ix)1-开路电压特性曲线2短路电流特性曲线24硅光电池的光照特性2025/6/24
2025/6/24 24 ◼ 光照特性 光电池在不同光照度下， 其光 电流和光生电动势是不同的，它们之间的关 系就是光照特性 硅光电池的光照特性 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1 2 200 0 400 0 600 0 800 0 0 10000 E( lx ) U(V) 4 8 1 2 1 6 2 0 J(mA/cm )2 1- 开路电压特性曲线 2- 短路电流特性曲线
频率特性指输出电流与反射光调制频率的关系100硅光电池80()申60硒光电池40相20015003000450060007500f/Hz252025/6/24
2025/6/24 25 0 1500 3000 4500 6000 7500 20 40 60 80 100 f / Hz 相对光电流 / (%) 硒光电池 硅光电池 频率特性 指输出电流与反射光调制频率的关系