定义:光电二极管是一种双端电子器件，当它暴露在光下时，电流开始在二极管中流动。它仅在反向偏压模式下运行。它转换光能量成电能。当普通二极管反向偏置时，反向电流开始随反向电压增加，这同样适用于光电二极管。
但在光电二极管的情况下，电流可以在不施加反向电压的情况下流动，光电二极管的P-N结被光照亮，光能驱逐价电子，二极管开始导电。
光电二极管的建设
光电二极管由两层p型和n型半导体组成。其中，p型材料是由轻掺杂的p型衬底的扩散形成的。因此，在扩散过程中形成了P+离子层。在n型衬底上生长n型外延层。在n型重掺杂外延层上开发了P+扩散层。触点由金属组成，形成两个端子的阴极和阳极。
二极管的前端区域分为有源表面和非有源表面两种类型。非活性表面是由SiO2氧化硅(di)活性表面被涂上了anti-reflection材料。之所以这样叫活动表面，是因为光线入射到它上面。
而在非活性表面上，光线不会照射。有源层被涂上抗反射材料，这样光能就不会丢失，最大限度地转化为电流。整个单位的尺寸为2.5毫米。
光电二极管的工作原理
当传统二极管反向偏置时，耗尽区开始扩展，电流由于少数载流子开始流动。随着反向电压的增大，反向电流也开始增大。在不施加反向电压的情况下，光电二极管也可以得到同样的条件。
光电二极管的结被光源照亮，光子撞击结表面。光子以光的形式把它们的能量传递给结点。由于它，电子从价带获得能量跃进导带，并贡献电流。光电二极管就这样把光能转换成电能。
在光线入射到光电二极管之前流过的电流称为光电二极管暗电流。当漏电流在传统二极管中流动时，同样地暗电流在光电二极管内流动。
光电二极管的工作模式
它有两种运作模式Photo-conductive和光电。
- Photo-Conductive:当光电二极管工作在反向偏置模式时，称为光导模式。在这种情况下，在二极管内流动的电流随入射光的强度线性变化。为了关闭二极管，应该给它提供正向电压。
- 光伏:当二极管在没有反向偏压的情况下工作时，称为二极管在光伏模式下工作。当反向偏压被移除时，载流子被扫过结。势垒在n端是负的，在p端是正的。
当一个外部电路与光电二极管连接后消除反向偏置，在P区和n区少数载流子返回到它们的原始区域。它的意思是从n型到p型穿过结的电子在外部电路的帮助下再次移动到n型。
而在结制造过程中穿过结并从p型移动到n型的孔在外部电路的帮助下将再次移动到p侧。
因此，电子可以从n型流出，空穴可以从p型流出，在这种情况下，它们就像电压电池，n型为负极，p型为正极。因此，光电二极管可以用作光导器件或光伏器件。
光电二极管的V-I特性
通过下面的图表可以了解光电二极管的特性曲线。由于光电二极管只能在反向偏置模式下工作，所以这些特性表现在负区。
光电二极管的反向饱和电流用I表示0.它随撞击二极管表面的光子强度线性变化。大反向偏置下的电流是反向饱和电流和短路电流的总和。
我=sc+我0(1 - eV /ɳVt)
Isc的短路电流,V是积极正向电压和负反向偏压,Vt volt等效为温度,ɳ统一为硅锗和2。
光敏二极管的优点
- 反向电流很小，只有几十微安。
- 光电二极管的上升和下降时间非常小，使其适合于高速计数和开关应用。
光敏二极管的缺点
光电二极管的光敏性比硫化镉LDRs(光依赖电阻)低，因此CdS LDRs被认为更适合某些应用。
二极管的应用
- 它既可用来探测可见光，也可用来探测不可见光。
- 光电二极管用于通信系统的编码和解调目的。
- 它也用于需要快速切换和高速操作的数字和逻辑电路。
- 这些二极管还应用于字符识别技术和红外遥控电路。
光电二极管被认为是广泛应用于光纤通信系统的重要光电子器件之一。
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