光敏二極管的結(jié)構(gòu)和普通二極管相似,只是它的PN結(jié)裝在管殼頂部,光線通過(guò)透鏡制成的窗口,可以集中照射在PN結(jié)上,圖7-1-10a是其結(jié)構(gòu)示意圖。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài),如圖7-1-10c所示。
我們知道,PN結(jié)加反向電壓時(shí),反向電流的大小取決于P區(qū)和N區(qū)中少數(shù)載流子的濃度,無(wú)光照時(shí)P區(qū)中少數(shù)載流子(電子)和N區(qū)中的少數(shù)載流子(空穴)都很少,因此反向電流很小。但是當(dāng)光照PN結(jié)時(shí),只要光子能量h大于材料的禁帶寬度,就會(huì)在PN結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子—空穴對(duì),從而使P區(qū)和N區(qū)少數(shù)載流子濃度大大增加,它們?cè)谕饧臃聪螂妷汉蚉N結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng),分別在兩個(gè)方向上渡越PN結(jié),使反向電流明顯增大。如果入射光的照度變化,光生電子—空穴對(duì)的濃度將相應(yīng)變動(dòng),通過(guò)外電路的光電流強(qiáng)度也會(huì)隨之變動(dòng),光敏二極管就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。
在入射光照度一定時(shí),光敏晶體管的相對(duì)靈敏度隨光波波長(zhǎng)的變化而變化,一種光敏晶體管只對(duì)一定波長(zhǎng)范圍的人射光敏感,這就是光敏晶體管的光譜特性,見(jiàn)圖7-1-13。