文档介绍：硅光电池特性测试实验报告
系别：电子信息工程系班级：光电
08305 班组长：祝李组员：贺义
贵、何江武、占志武实验时间：
2010 年 4 月 2 日指导老师：王凌
图 2-2. 光电池结构示意图
eV
I I s(e kT 1) I p (1 )
式(1)中 Is 为饱和电流， V 为 PN 结两端电压， T 为绝对温度， Ip 为产生的光电流。从式中可以看到，当光电池
处于零偏时， V=0 ，流过 PN 结的电流 l=lp ;当光电池处于反偏时 (在本
实验中取 V=-5V )，流过 PN 结的电流 I=Ip-Is ，因此，当光电池用作光电转换器时，光电池必须处于零偏或反偏状态。
光电池处于零偏或反偏状态时，产生的光电流 Ip 与输入光功率 Pi 有以下
关系：
I p RR (2)
3 、硅光电池的基本特性
(1) 短路电流
图 2-3 硅光电池短路电流测试
如图 2-3 所示，不同的光照的作用下，毫安表如显示不同的电流值。即为硅光电池的短路
电流特性。
⑵开路电压
图 2-4 硅光电池开路电压测试
如图 2-4 所示，不同的光照的作用下，电压表如显示不同的电压值。即为硅光电池的开路
电压特性。
⑶光照特性
光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特
性，如图 2-5 o
、开路电压 :电池输入光强 1 变化关系哆］伏安特性测试

图） .
伏安特性 m
如图 2-6 ,在硅光
岀电压及电流随负载电 1
图 2-6 硅光电池 1
负载特性光输出特性

3
测量当负载一
变化时，光电池的输
定电流伏安特
0 2 000 4 000
光照度 /Lx
光电池作为电池使用如图 2-7 所示。在内电场作用下，入射光子由于内光电效应把处于介带中的束缚电子激发到导
带，而产生光伏电压，在光电池两端加一个负载就会有电流流过，当负载很小时，电流较小而电压较大；当负载很大时，
电流较大而电压较小。实验时可改变负载电阻 RL 的值来测定硅光电池的负载特性。
图 2-7 硅光电池负载特性的测定在线性测量中，光电池通常以电流形式使用，故短路电流与光照度 (光能量 ) 呈线性关系，
是光电池的重要光照特性。实际使用时都接有负载电阻 RL,输岀电流 IL 随照度 (光通量 )的增
加而非线性缓慢地增加，并且随负载 RL 的增大线性范围也越来越小。因此，在要求输岀的电流
与光照度呈线性关系时 ,负载电阻在条件许可的情况下越小越好 ,并限制在光照范围内使用。光电池光照与负载特性曲线如
图 2-8 所示。
图 2-8 硅光电池光照与负载特性曲线
(5) 光谱特性一般光电池的光谱响应特性表示在入射光能量保持一定的条件下，光电池所产生短路电流间的关系。一般用相对响应表示，实验中硅光电池的响应范围为

与入射光波长之
400~1100nm ，
峰值波长为

800 ?

900 nm

,由于实验仪器所提供的波长范围为

400 ?

650nm

,因此，实验所测岀的光
谱响应曲线呈上升趋势，如图

2-9

所示硅光电池频率特性曲线。
图 2-9 硅光电池的光谱曲线
( 6)时间响应与频率响应实验证明，光电器件的信号的产生和消失不能随着光强改变而立刻变化，会有一定的惰性，这
种惰性通常用时间常数表示。即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输岀升到稳定值或下降到
照射前的值所需时间称为响应时间。为衡量其长短，常用时间

常数

T 的大小来表示。当用一个辐射脉冲光电探测器，如
果这个脉冲的上升和下降时间很短，

如方波，则光电探测器的输岀由于器件的惰性而有延迟，把从

10% 上升到

90% 峰
值处所需的时间
称为探测器的上升时间，而把从

90% 下降到