光電二極管工作狀態與特性解析

光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉換成電信號，成為光電傳感器件。

光電二極管的工作特性

1、光電二極管的伏安特性。光電二極管的伏安特性是指光電二極管上所產生的光電流與其兩端所加電壓之間的關系。

2、光電二極管的光照特性。當光電管的陰極和陽極之間所加的電壓一定時，光通量與光電流之間的關系。光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏度。

3、光電二極管的光譜特性。光電二極管的光電流與入射光的波長的關系叫光譜特性。光子能量的大小與光的波長有關：波長越長，光子具有的能量越小；相反，波長越短，光子具有的能量越大。

光電二極管的一些關鍵性能參數包括以下幾項：

1、響應率

一個硅光電二極管的響應特性與突發光照波長的關系響應率（responsivity）定義為光電導模式下產生的光電流與突發光照的比例，單位為安培 / 瓦特（A/W）。響應特性也可以表達為量子效率（Quantum efficiency），即光照產生的載流子數量與突發光照光子數的比例。

2、暗電流

在光電導模式下，當不接受光照時，通過光電二極管的電流被定義為暗電流。暗電流包括了輻射電流以及半導體結的飽和電流。暗電流必須預先測量，特別是當光電二極管被用作精密的光功率測量時，暗電流產生的誤差必須認真考慮并加以校正。

3、等效噪聲功率

等效噪聲功率（英語：Noise-equivalent power, NEP）是指能夠產生光電流所需的最小光功率，與 1 赫茲時的噪聲功率均方根值相等。與此相關的一個特性被稱作是探測能力（Detectivity, D），它等于等效噪聲功率的倒數。等效噪聲功率大約等于光電二極管的最小可探測輸入功率。

當光電二極管被用在光通信系統中時，這些參數直接決定了光接收器的靈敏度，即獲得指定比特誤碼率（bit error rate）的最小輸入功率。

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