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1、 8.1.3 光电池光电池 光电池是一种直接将光电池是一种直接将光能光能转换为转换为电电能能的光电器件。的光电器件。光电池在有光线作用时实质就是电源，光电池在有光线作用时实质就是电源，电路中有了这种器件就不需要外加电路中有了这种器件就不需要外加电源。电源。光电池的工作原理：光电池的工作原理：“光生伏特效应光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的它实质上是一个大面积的PN结，当光结，当光照射到照射到PN结的一个面，例如结的一个面，例如P型面时，型面时，若光子能量足够大，那么若光子能量足够大，那么P型区每吸收一型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电个光子就产生一对自由电子和空穴，电子空穴对从
2、表面向内迅速扩散。子空穴对从表面向内迅速扩散。在结电场的作用下，最后建立一个在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。与光照强度有关的电动势。硅光电池原理图(a)结构示意图；(b)等效电路 光电池的基本特性：光电池的基本特性：(1)光谱特性光谱特性 光电池对不同波长的光的灵敏度是光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。不同的。硅光电池的光谱特性 不同材料的光电池，光谱响应峰值不同材料的光电池，光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的：所对应的入射光波长是不同的：硅硅光电池波长在光电池波长在0.8m附近，附近，硒硒光电池在光电池在0.5m附近。附近。硅光电池的光谱响应波长范围：硅光电池的
3、光谱响应波长范围：0.41.2m，硒光电池的光谱响应波长范围：硒光电池的光谱响应波长范围：0.380.75m。可见，硅光电池可以在很宽的波长可见，硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。范围内得到应用。(2)光照特性光照特性 光电池在不同光照度下，光电池在不同光照度下，其光电流其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。系就是光照特性。硅光电池的光照特性 短路电流在很大范围内与光照强度短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，呈线性关系，开路电压（即负载电阻开路电压（即负载电阻RL无限大时）无限大时）与光照度的关系是非线性的。与光照度的关系是非线
4、性的。当照度在当照度在2000 lx时就趋于饱和了。时就趋于饱和了。因此用光电池作为测量元件时，应因此用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。作电压源。（3）频率特性频率特性 硅光电池和硒光电池的频率特性如硅光电池和硒光电池的频率特性如图所示，横坐标表示光的调制频率。图所示，横坐标表示光的调制频率。硅光电池的频率特性 硅光电池有较好的频率响应。硅光电池有较好的频率响应。(4)温度特性温度特性 描述光电池的开路电压和短路电流描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。随温度变化的情况。温度特性是光电池的重要特性之一。温度特性是光
5、电池的重要特性之一。温度特性关系到应用光电池的仪器温度特性关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响测量精度或控或设备的温度漂移，影响测量精度或控制精度等重要指标。制精度等重要指标。硅光电池的温度特性 开路电压随温度升高而下降的速度开路电压随温度升高而下降的速度较快，较快，短路电流随温度升高而缓慢增加。短路电流随温度升高而缓慢增加。温度对光电池的工作有很大影响。温度对光电池的工作有很大影响。把光电池作为测量元件使用时，最好把光电池作为测量元件使用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。能保证温度恒定或采取温度补偿措施。表表8-4 硅光电池硅光电池2CR型特性参数型特性参数 表表8-4 硅光电池硅光电池2CR型特性参数型特性参数