光電二極管工作狀態(tài)與特性解析

光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時(shí)，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，成為光電傳感器件。

光電二極管的工作特性

1、光電二極管的伏安特性。光電二極管的伏安特性是指光電二極管上所產(chǎn)生的光電流與其兩端所加電壓之間的關(guān)系。

2、光電二極管的光照特性。當(dāng)光電管的陰極和陽極之間所加的電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系。光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏度。

3、光電二極管的光譜特性。光電二極管的光電流與入射光的波長的關(guān)系叫光譜特性。光子能量的大小與光的波長有關(guān)：波長越長，光子具有的能量越小；相反，波長越短，光子具有的能量越大。

光電二極管的一些關(guān)鍵性能參數(shù)包括以下幾項(xiàng)：

1、響應(yīng)率

一個硅光電二極管的響應(yīng)特性與突發(fā)光照波長的關(guān)系響應(yīng)率（responsivity）定義為光電導(dǎo)模式下產(chǎn)生的光電流與突發(fā)光照的比例，單位為安培 / 瓦特（A/W）。響應(yīng)特性也可以表達(dá)為量子效率（Quantum efficiency），即光照產(chǎn)生的載流子數(shù)量與突發(fā)光照光子數(shù)的比例。

2、暗電流

在光電導(dǎo)模式下，當(dāng)不接受光照時(shí)，通過光電二極管的電流被定義為暗電流。暗電流包括了輻射電流以及半導(dǎo)體結(jié)的飽和電流。暗電流必須預(yù)先測量，特別是當(dāng)光電二極管被用作精密的光功率測量時(shí)，暗電流產(chǎn)生的誤差必須認(rèn)真考慮并加以校正。

3、等效噪聲功率

等效噪聲功率（英語：Noise-equivalent power, NEP）是指能夠產(chǎn)生光電流所需的最小光功率，與 1 赫茲時(shí)的噪聲功率均方根值相等。與此相關(guān)的一個特性被稱作是探測能力（Detectivity, D），它等于等效噪聲功率的倒數(shù)。等效噪聲功率大約等于光電二極管的最小可探測輸入功率。

當(dāng)光電二極管被用在光通信系統(tǒng)中時(shí)，這些參數(shù)直接決定了光接收器的靈敏度，即獲得指定比特誤碼率（bit error rate）的最小輸入功率。

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