1.1 光電池的工作原理

在一塊N形硅片表面，用擴(kuò)散的方法摻入一些P型雜質(zhì)，形成PN結(jié)，光這就是一塊硅光電池。當(dāng)照射在PN上時(shí)，如光子能量hv大于硅的禁帶寬度E時(shí)，則價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子空穴對(duì)。因?yàn)镻N結(jié)阻擋層的電場(chǎng)方向指向P區(qū)，所以，任阻擋層電場(chǎng)的作用下，被光激發(fā)的電子移向N區(qū)外側(cè)，被光激發(fā)的空穴移向P區(qū)外側(cè)，從而在硅光電池與PN結(jié)平行的兩外表而形成電勢(shì)差，P區(qū)帶正電，為光電池的正極，N區(qū)帶負(fù)電，為光電池的負(fù)極。照在PN結(jié)上的光強(qiáng)增加，就有更多的空穴流向P區(qū)，更多的電子流向N區(qū)，從而硅光電池兩外側(cè)的電勢(shì)差增加。如上所述，在光的作用下，產(chǎn)生一定方向一定大小的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，叫作光生伏特效應(yīng)。

1.2 硅光電池特性

1.2.1 光照特性

不同強(qiáng)度的光照射在光電池上，光電池有不同的短路電流Isc和開(kāi)路電在Voc，如圖1所示。由圖1可知短路電流Isc—光強(qiáng)Ev特性是一條直線，即短路電流在很寬的光強(qiáng)范圍內(nèi)，與光強(qiáng)成線性關(guān)系，而開(kāi)路電壓是非線性的，而且，在當(dāng)光強(qiáng)較小，約20mW／cm2時(shí)，短路電壓就趨于飽和。因此，要想用光電池來(lái)測(cè)量或控制光的強(qiáng)弱，應(yīng)當(dāng)用光電池的短路電流特性。

1.2.2 硅光電池的光譜特性：

圖2是硅光電池、硒光電池的光譜特性曲線。顯而易見(jiàn)，不同的光電池，光譜曲線峰值的位置不同，例如硅光電池峰值波長(zhǎng)在0.8μm左右，硒光電池在0.54μm左右。硅光電池的光譜范圍寬，在0.45～1.1μm之間，硒光電池的光譜范圍在0.34～0.75μm之間，只對(duì)可見(jiàn)光敏感。

值得注意的是，光電池的光譜曲線形狀，復(fù)蓋范圍，不僅與光電池的材料有關(guān)，還與制造工藝有關(guān)，而且還隨著環(huán)境溫度的變化而變化。

1.2.3 光電池的溫度特性

光電池的溫度特性如圖3所示。由圖可知，開(kāi)路電壓隨溫度的升高而快速下降，短流電流隨溫度升高而緩緩增加。所以，用光電池作傳感器制作的測(cè)量?jī)x器，即使采用Isc—Ev特性，在被測(cè)參量恒定不變時(shí)，儀器的讀數(shù)也會(huì)隨環(huán)境溫度的變化而漂移，所以，儀器必須采用相應(yīng)的溫度補(bǔ)償措施。