光伏探测器——利用光生伏特效应制成的光电探测器，是结型探测器。
原理：在内建电场的作用下，电子——空穴对漂移至两端，形成电压。
§3.4.1 光伏探测器的工作原理
一、热平衡下的PN 结 1.几个物理参数 势垒高度 2
ln
A D
D i
N N qV kT n ⋅= 结区宽度 1/22[
()]A D
L A D
N N W V q N N V εε+=⋅−⋅ PN 结电容 1/201
[
(
)()]2
A D j A D D q
N N C A N N V V
εε⋅=⋅+−
2.PN 结电流方程（伏安特性曲线）
1：正向导通部分2：反向截止部分3：反向击穿部分
/00qV KT D I I e I =−
I D ：流过PN 结的电流 I 0：PN 结的反向饱和电流 V ：加在PN 结上的正向电压 二、有光照下的PN 结
1.光照下PN 结的两种工作模式
当光照射PN 结时，只要入射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子－空穴对。这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺着电场运动，电子逆电场运动；
在开路状态，最后在N 区边界积累光生电子，P 区积累光生空穴，产生了一个与内建电场方向相反的光生电场，即P 区和N 区之间产生了光生电压V oc
２.光照下PN 结的电流方程 零偏置的光伏工作模式:
光照PN 结工作原理
有光照射时，若PN 结电路接负载电阻R L ,如图，在PN 结内出现两种方向相反的电流：光激发产生的电子－空穴对，在内建电场作用下，形成的光生电流I p ，它与光照有关，其方向与PN 结反向饱和电流I 0相同。 反向偏置的光电导工作模式:
另一种在PN 结施加反向偏置电压，总电流是两者之差：
/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−−
光生电流: p E I S E =⋅ S E 为光照灵敏度 有光照下的伏安特性曲线如下：
/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−−
有光照下的伏安特性曲线
讨论：
开路电压V oc
负载电阻R L 断开时I L =0，PN 结两端的电压为开路电压，用V oc 表示
/00qV KT L D p p I I I I e I I =−=−− 0
ln(1)p oc I kT
V q I =
+ 通常I p 》I 0；则：
000
ln()ln(p E c I S E kT kT V q I q I ⋅≈
= 短路电流
负载电阻短路时R L =0, 短路电流：sc p E I I S E ==⋅
频率特性
如果给PN 结加上一个反向电压V b ，外加电压所建电场和PN 结内建电场方向相同，使得结势垒由qV D 增加到q(V D +V b )，使光照产生的电子－空穴对在强电场作用下更容易产生漂移运动，提高了器件的频率特性。
光伏探测器和光电导探测器的区别： 1.产生光电变换的部位不同;
2.结型器件有确定的正负极，而光电导器件没有; 2.结型器件有确定的正负极，而光电导器件没有; 4.部分结型器件有内增益，因此灵敏度高。 光伏探测器应用最广泛
§3.4.２ 光电池
一、硅光电池的基本结构和工作原理
根据光生伏特效应制成的将光能转变成电能的器件，光电池的基本结构就是一个PN结。 光电池是一种不需加偏压就能把光能直接转换成电能的光电器件。
按材料分：有硅、硒、硫化镉、砷化镓和无定
型材料的光电池等。
光电池的结构（硅光电池、硒光电池）
硅光电池
峰值波长：850nm
改进的硅兰光电池：550nm硒光电池
硒光电池结构示意图
光谱曲线与人眼视觉曲线相吻合用于光度测量
砷化镓光电池：量子效率高，噪声低，光谱在紫外和可见光
锗光电池： 光谱延伸至近红外1800nm用于近红外探测
2CR系列硅光电池是以N型硅为衬底，P型硅为受光面的光电池。受光面上的电极称为前极或上电极，为了减少遮光，前极多作成梳状。衬底方面的电极称为后极或下电极。
为了减少反射光，增加透射光，一般都在受光面上涂有SiO2或MgF2，Si3N4，SiO2－MgF2等材料的防反射膜，同时也可以起到防潮，防腐蚀的保护作用。
二、硅光电池的特性参数
1.光照特性：
光电池的等效电路
以光电流方向为正方向：
/00qV KT L p D p I I I I e I I =−=−++
p 通常R s 很小，有
/00qV KT L p D I I I I e I I =−=−++
当I L =0时，得到开路电压
00ln(1p c I kT
V q I =
+ 000
ln()ln(p E c I S E kT kT V q I q I ⋅≈= 当V=0时，得到短路电流
I sc =S E •E
短路电流与光照成正比 光谱特性
硅光电池的光谱响应范围为 0.34～1.25um ，峰值波长为0.8～0.9um
图为光电池的光谱响应曲线，它表明了用单位辐射通量的不同波长的光分别照射时，光电池短路电流大小的相对比较。
硅光电池的光谱响应范围为 0.34～1.25um ，峰值波长为0.8～0.9um 晒光电池的光谱响应范围为0.34～0.75um,峰值波长为0.54um 左右 温度特性
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