光电转换模块3.2.1光伏探测器的分类（1）光电池光电池是一种无需外加偏压就能将光能转换成电能的光伏探测器。光电池可以分为两大类：太阳能光电池和测量光电池。太阳能光电池主要用作电源，对它的要求是转换效率高、成本低，由于它具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、在空间能直接利用太阳能转换电能的特点，因而不仅仅成为航天工业上的重要电源，还被广泛地应用于供电困难的场所和人们日常生活中。测量光电池的主要应用时作为光电探测用，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好、寿命长，被广泛应用在光度、色度、光学精密计量和测验试中。光电池是用单晶硅组成的，在一块N型硅片上扩散P型杂质，形成一个扩散np结；或在P型硅片扩散N型杂质，形成pn结，在焊上两个电极。P端为光电池正极，N端为负极，一般在地面上应用作光电探测器的多为np型。pn型硅光电池具有较强的抗辐射能力，适合空间应用，作为航天的太阳能电池。（2）光电二极管随着光电子技术的发展，光信号在探测灵敏度、光谱响应范围及频率特性等方面要求越来越高。光电二极管的工作原理同光电池一样，都是基于P-N结的光伏效应工作的。但是，它与光电池相比有所不同：掺杂浓度较低，电阻率较高，结区面积小，通常多工作于反偏置状态。因此，光电二极管的内建电场很强，结区较厚，结电容小，因而频率特性比光电池好，但其光电流比光电池肖达多，一般多为微安级。硅光二极管基本结构如下图所示：图3-5硅光二极管的结构硅光二极管是一个大面积的光电二极管，它被设计用于把射到它表面的光转化为电能，因此，可用在光电探测器和光通信等领域。特点：当它照射光时会流过大致与光量成正比的光电流.用途：1.作传感器用时,可广泛用于光量测定和视觉信息,位置信息的测定等.2.作通信用时,广泛用于红外线遥控之类的光空间通信,光纤通信等.3.紫蓝硅光电池是用于各种光学仪器，如分光光度计、比色度计、白度计、亮度计、色度计、光功率计、火焰检测器、色彩放大机等的半导体光接收器；紫蓝硅光电池具有光电倍增管，光电管无法比拟的宽光谱响应，它特别适用于工作在300nm-1000nm光谱范围的各种光学仪器对紫蓝光有较高的灵敏度、器件体积小、性能稳定可靠，电路设计简单灵活，是光电管的更新换代产品。目前也有可以使用到190-1100nm的产品,但紫外能量弱一些,光谱带宽不能太小,已经有很多厂家在紫外可见分光光度计上用了。（3）其它光电二极管A、PIN光电二极管在P-N结之间加一本征层（I层）,这种器件称为PIN光电二极管，又称耗尽层型光电二极管。只要适当控制本征层厚度，使它近似等于反偏压下耗尽层宽度，就可以使相应波长范围和频率相应得到改善。PIN硅光电二极管使常用的耗尽层光伏探测器。它是采用高阻纯硅材料及离子漂移技术形成一个没有杂质的本征层，厚度为500m左右其结构如下：图3-6PIN光电二极管结构为了更好的使用方便及更好发挥光电二极管在系统中的最佳性能，设计和制作PIN-FET微型组件是发展趋势。这种器件是含有小面积、小电容的光电二极管与高输入阻抗的场效益管前置放大器组合体，其中所有引线长度及杂散电容都做得非常小。由于电容小，，输入阻抗高，可以大大降低热噪声，这种组件还具有供电电压低，工作十分稳定，使用方便的特点。PIN光电二极管的上述优点，使它在光通信、光雷达及其它要求快速光电自动控制系统中得到非常广泛的应用。B、雪崩光电二极管（APD）普通的硅光电二极管和PIN光电二极管是没有内增益的光伏探测器，而在光探测器系统中的实际应用中，大多是对微光信号进行探测，采用具有内增益的光探测器将有助于对微弱光信号的探测。雪崩光电二极管是具有内增益的光伏探测器，它是利用光生载流子在高电场区内的雪崩效应而获得光电流增益的，它具有灵敏度高，相应快等优点。用于制作雪崩二极管的材料主要是硅和锗，实际的器件具有极短的响应时间，即数以千兆的相应频率，高达3210~10的增益，所以在光纤通讯、激光测距、激光雷达和光纤传感器等领域得到了广泛的应用。与PIN光电二极管比较，在同样负载条件下，前者具有高灵敏度。由...
