光电二极管工作状态与特性解析

光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。

光电二极管的工作特性

1、光电二极管的伏安特性。光电二极管的伏安特性是指光电二极管上所产生的光电流与其两端所加电压之间的关系。

2、光电二极管的光照特性。当光电管的阴极和阳极之间所加的电压一定时，光通量与光电流之间的关系。光照特性曲线的斜率称为光电管的灵敏度。

3、光电二极管的光谱特性。光电二极管的光电流与入射光的波长的关系叫光谱特性。光子能量的大小与光的波长有关：波长越长，光子具有的能量越小；相反，波长越短，光子具有的能量越大。

光电二极管的一些关键性能参数包括以下几项：

1、响应率

一个硅光电二极管的响应特性与突发光照波长的关系响应率（responsivity）定义为光电导模式下产生的光电流与突发光照的比例，单位为安培 / 瓦特（A/W）。响应特性也可以表达为量子效率（Quantum efficiency），即光照产生的载流子数量与突发光照光子数的比例。

2、暗电流

在光电导模式下，当不接受光照时，通过光电二极管的电流被定义为暗电流。暗电流包括了辐射电流以及半导体结的饱和电流。暗电流必须预先测量，特别是当光电二极管被用作精密的光功率测量时，暗电流产生的误差必须认真考虑并加以校正。

3、等效噪声功率

等效噪声功率（英语：Noise-equivalent power, NEP）是指能够产生光电流所需的最小光功率，与 1 赫兹时的噪声功率均方根值相等。与此相关的一个特性被称作是探测能力（Detectivity, D），它等于等效噪声功率的倒数。等效噪声功率大约等于光电二极管的最小可探测输入功率。

当光电二极管被用在光通信系统中时，这些参数直接决定了光接收器的灵敏度，即获得指定比特误码率（bit error rate）的最小输入功率。

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