光敏二極管的 IV 特性。線性負載線表示外部電路的響應：I=(施加的偏置電壓-二極管電壓)/總電阻。與曲線的交點代表給定偏壓、電阻和光照下的實際電流和電壓。在光伏模式(零偏壓)下，光電流通過對陰極的短路流入陽極。如果電路開路或具有負載阻抗，限制光電流流出器件，則電壓會在正向偏置二極管的方向上建立，即陽極相對于陰極為正。如果電路短路或阻抗低，正向電流將消耗全部或部分光電流。這種模式利用了光伏效應，這是太陽能電池的基礎——傳統的太陽能電池只是一個大面積的光敏二極管。為了獲得最佳功率輸出，光伏電池將在與光電流相比僅產生較小正向電流的電壓下運行。

光敏二極管一、光電導模式

在光電導模式下，二極管反向偏置，即陰極相對于陽極被驅動為正極。這減少了響應時間，因為額外的反向偏壓增加了耗盡層的寬度，從而降低了結的電容并增加了電場的區域，這將導致電子被快速收集。反向偏壓還會產生暗電流，而光電流沒有太大變化。雖然這種模式速度更快，但由于暗電流或雪崩效應，光電導模式會表現出更多的電子噪聲。[5]優質 PIN 二極管的漏電流非常低 (<1 nA)，以至于典型電路中負載電阻的 約翰遜-奈奎斯特噪聲通常占主導地位。

光敏二極管二、電磁輻射

任何 p-n 結如果被照亮，都可能是一個光敏二極管。二極管、晶體管和 IC 等半導體器件包含 p-n 結，如果它們被波長適合產生光電流的不需要的電磁輻射(光)照射，將無法正常工作。[12] [13]這可以通過將設備封裝在不透明外殼中來避免。如果這些外殼對高能輻射(紫外線、X 射線、伽馬射線)不是完全不透明，則二極管、晶體管和 IC 可能會因感應光電流而發生故障[14] 。來自包裝的背景輻射也很重要。[15] 輻射硬化減輕了這些影響。在某些情況下，效果是實際需要的，例如將LED用作光敏器件(將LED 視為光傳感器)或什至用于能量收集，有時稱為發光和吸光二極管(LEAD)。

光敏二極管三、應用程序

P-n 光敏二極管的應用與其他光電探測器類似，例如光電導體、電荷耦合器件(CCD) 和光電倍增管。它們可用于生成取決于照明的輸出(用于測量的模擬)，或用于改變電路的狀態(數字，用于控制和切換或用于數字信號處理)。光敏二極管用于消費電子設備，如光盤播放器、煙霧探測器、醫療設備[18]和用于控制從電視到空調的設備的紅外遙控設備的接收器。對于許多應用，可以使用光敏二極管或光電導體。這兩種類型的光電傳感器都可用于光測量，如在相機測光表中，或響應光照水平，如在天黑后打開街道照明。

光敏二極管四、響應入射光

所有類型的光電傳感器都可用于響應入射光或作為同一電路或系統一部分的光源。光電二極管通常與光發射器(通常是發光二極管(LED))組合成單個組件，以檢測光束是否存在機械障礙(開槽光開關)或耦合兩個數字或模擬電路同時在它們之間保持極高的電氣隔離，通常是為了安全(光耦合器)。LED 和光敏二極管的組合也用于許多傳感器系統，以根據其光吸收率表征不同類型的產品。光敏二極管通常用于科學和工業中光強度的精確測量。它們通常比光電導體具有更線性的響應。它們還廣泛用于各種醫學應用，例如計算機斷層掃描檢測器(與閃爍體結合)、樣品分析儀器(免疫測定)和脈搏血氧儀。

光敏二極管五、固定光電二極管

不要與PIN 光敏二極管混淆。釘扎光電二極管 (PPD) 在 P 型或 N 型(分別)襯底層上方的 N 型或 P 型擴散層中分別具有淺注入(P+ 或 N+)，因此中間擴散層可以完全耗盡多數載流子，如雙極結型晶體管的基區。PPD(通常是 PNP)用CMOS 有源像素傳感器;索尼于 197 年發明了一種帶有時鐘頂層 N 層的前身 NPN 變體，用于 CCD 圖像傳感器。

光敏二極管六、陣列

一個一維光電二極管陣列芯片，中間有超過 200 個二極管一個只有 4×4 像素的二維光電二極管陣列占據了第一個光學鼠標傳感器芯片的左側，c。1982.數百或數千個光敏二極管的一維陣列可用作位置傳感器，例如用作角度傳感器的一部分。[24] 二維陣列用于圖像傳感器和光學鼠標。在某些應用中，光電二極管陣列允許高速并行讀出，而不是像電荷耦合器件( CCD) 或CMOS 傳感器那樣集成掃描電子器件。照片中顯示的光電鼠標芯片可以并行(非多路復用)訪問其 4 × 4 陣列中的所有 16 個光敏二極管。

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