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这一节我们来介绍光电池
光电池是利用光生伏特效应
把光直接转换为电能的器件
由于它可以把太阳能
直接变成电能
因此又称为太阳能电池
它是发电式的有源器件
有较大面积的PN结
当光照射在PN结上时
在结的两端出现电动势
根据光电池采用半导体材料的不同
可以分为硅光电池
硒光电池
和砷化镓光电池
硅光电池的价格比较便宜
转换效率高
寿命长 适于接受红外光
硒光电池光电转换效率比较低
就大约0.02%
寿命短 适于接收可见光
它的峰值响应波长
在0.56微米左右
最适宜制造照度计
砷化镓光电池转换效率
比硅光电池稍高一点
光谱响应特性则与太阳光谱最吻合
且工作温度最高
而且耐受宇宙射线的辐射
但是它的成本比较高
因此在宇宙飞船 卫星
太空探测器等器件方面
它有广泛的应用
硅光电池是在一块N型硅片上
用扩散的办法掺入一些P型杂质
如硼
形成PN结
这个图是光电池的结构原理图
与工作原理示意图
当光照到PN结区时
如果光子能量足够大
将在结区附近激发出
电子空穴对
在N区聚集负电荷
在P区聚集正电荷
这样N区和P区之间
会出现电位差
如果将PN结两端用导线
连接起来
那么电路中就会有电流流过
电流的方向由P区流经外电路
到达N区
如果将外电路断开的话
就可以检测到光生电动势
下面我们来介绍一下
光电池的几个关键参数
首先是光照特性
包括开路电压曲线
及光生电动势
与光照度之间的关系特性曲线
以及短路电流曲线
它指光电流与光照度之间的
关系特性曲线
左边的图是硅光电池的
典型光照特性曲线
从这个图我们可以知道
当照度为2000lx的时候
光电池的开路电压曲线
趋向饱和
这是因为光生载流子产生后
在光电池的输出电极上
产生了光生电动势
抑制了电荷的继续积累
达到了一个平衡状态
其次是光谱特性
光电池的光谱特性
取决于半导体材料的种类
左边的图是硅光电池
和硒光电池的光谱特性曲线
从图中可以看出
硒光电池在可见光谱范围内
有较高的灵敏度
峰值波长在540纳米附近
适宜对可见光进行检测
硅光电池应用的范围
在400纳米到1100纳米附近
峰值波长在850纳米
第三 是频率特性
光电池作为测量
计数 接收元件时
常用调制光输入
由于光电池的PN结面积比较大
极间电容很大
所以它的频率特性
相对比较差
左边的图为光电池的频率
响应曲线
由这条曲线可以知道
硅光电池具有相对较高的频率响应
而硒光电池则比较差
-第1节 什么是传感器
-第2节 什么是集成传感器
-第3节 集成传感器的应用
-第4节 硅材料与半导体物理简介
-第5节 半导体器件简介
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-第2节 集成压阻压力传感器
-第3节 电容式力传感器
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-第2节 湿度的定义与检测方法
-第3节 多种原理的集成湿度传感器-1
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-第3节 霍尔传感器的设计
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-第2节 光电导效应与光敏电阻
-第3节 光敏二极管和三极管-1
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-第5节 光电池
--6-5 光电池
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-第7节 集成气体传感器实例和未来
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-第二部分 无线传感网络、总结与展望
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