半导体光电检测器件及应用PPT课件

1 3 3 2光电三极管的基本结构 光电晶体管和普通晶体管类似 也有电流放大作用 只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制 也可以受光的控制 光电晶体管的外形 有光窗 集电极引出线 发射极引出线和基极引出线 有的没有 制作材料一般为半导体硅 管型为NPN型 国产器件称为3DU系列 2 光电晶体管的灵敏度比光电二极管高 输出电流也比光电二极管大 多为毫安级 但它的光电特性不如光电二极管好 在较强的光照下 光电流与照度不成线性关系 所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件 3 正常运用时 集电极加正电压 因此 集电结为反偏置 发射结为正偏置 集电结为光电结 当光照到集电结上时 集电结即产生光电流Ip向基区注入 同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic Ie 1 Ip 为电流放大倍数 因此 光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的 4 光电三极管的工作原理 光敏三极管的结构原理 工作原理和电气图形符号 5 光电三极管的工作原理 工作过程 一 光电转换 二 光电流放大 基本应用电路 6 达林顿光电三极管电路 为了提高光电三极管的频率响应 增益和减小体积 将光电二极管 三极管制作在一个硅片上构成集成器件 7 光电三极管的主要特性 光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长 当入射光的波长增加时 相对灵敏度要下降 因为光子能量太小 不足以激发电子空穴对 当入射光的波长缩短时 相对灵敏度也下降 这是由于光子在半导体表面附近就被吸收 并且在表面激发的电子空穴对不能到达PN结 因而使相对灵敏度下降 光谱特性 入射光 硅的峰值波长为900nm 锗的峰值波长为1500nm 由于锗管的暗电流比硅管大 因此锗管的性能较差 故在可见光或探测赤热状态物体时 一般选用硅管 但对红外线进行探测时 则采用锗管较合适 8 伏安特性 伏安特性 光电三极管的伏安特性曲线如图所示 光电三极管在不同的照度下的伏安特性 就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样 因此 只要将入射光照在发射极e与基极b之间的PN结附近 所产生的光电流看作基极电流 就可将光敏三极管看作一般的晶体管 光电三极管能把光信号变成电信号 而且输出的电信号较大 9 光敏晶体管的光照特性 光电三极管的光照特性如图所示 它给出了光敏三极管的输出电流I和照度之间的关系 它们之间呈现了近似线性关系 当光照足够大 几klx 时 会出现饱和现象 从而使光电三极管既可作线性转换元件 也可作开关元件 光照特性 10 光电三极管的温度特性 光电三极管的温度特性曲线反映的是光电三极管的暗电流及光电流与温度的关系 从特性曲线可以看出 温度变化对光电流的影响很小 而对暗电流的影响很大 所以电子线路中应该对暗电流进行温度补偿 否则将会导致输出误差 温度特性 11 光电三极管的频率特性曲线如图所示 光电三极管的频率特性受负载电阻的影响 减小负载电阻可以提高频率响应 一般来说 光电三极管的频率响应比光电二极管差 对于锗管 入射光的调制频率要求在5kHz以下 硅管的频率响应要比锗管好 光电三极管的频率特性 频率特性 12 光电三极管的应用电路 光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路 13 当有光线照射于光电器件上时 使继电器有足够的电流而动作 这种电路称为亮通光电控制电路 也叫明通控制电路 最简单的亮通电路如图所示 1 亮通光电控制电路 14 如果光电继电器不受光照时能使继电器动作 而受光照时继电器释放 则称它为暗通控制电路 另一种方法是在亮通电路的基础上加一级倒相器 也可完成暗通电路的作用 要说明的是 亮通和暗通是相对而言的 以上分析都是假定继电器高压开关工作在常开状态 如工作在常闭状态 则亮通和暗通也就反过来 2 暗通光电控制电路 15 如要求路灯控制灵敏 可采用如图电路 3 路灯 霓虹灯的自动控制电路 16 防止闪电等短时干扰的路灯控制电路 17 印刷机纸张监控器可以自动监测每次印刷的纸张是否为一张 如果不是一张则发出报警讯响 停止印刷 待整理好纸张后 再开始工作 印刷机纸张监控器 18 光控电焊眼罩 汽车车灯全自动控制器 19 光电倍增管是建立在光电子发射效应 二次电子发射效应和电子光学理论的基础上 能够将微弱光信号转换成光电子并获得倍增效应的真空光电发射器件 3 3 3光电倍增管Photo Multipliertube PMT 20 真空光电管 阴极表面可涂渍不同光敏物质 高灵敏 K Cs Sb其中二者 红光敏 Na K Cs Sb Ag O Cs 紫外光敏 平坦响应 Ga As 响应受波长影响小 产生的光电流约为硒光电池的1 10 优点 阻抗大 电流易放大 响应快 应用广 缺点 有微小暗电流 Darkcurrent 40K的放射线激发 21 光电倍增管的结构及工作原理 光电阴极 阴极在光照下发射出光电子 光电子受到电极间电场作用获得较大能量打在倍增电极上 产生二次电子发射 经过多极倍增的光电子到达阳极被收集而形成阳极电流 随光信号的变化 在倍增极不变的条件下 阳极电流随光信号变化 22 23 放大倍数很高 用于探测微弱信号 光电特性的线性关系好 工作频率高 性能稳定 使用方便 供电电压高 玻璃外壳 抗震性差 价格昂贵 体积大 光电倍增管的特点 24 用于测量辐射光谱在狭窄波长范围内的辐射功率 用于分析仪器中 如光谱辐射仪 光电倍增管的应用 25 3 4发光器件 26 1 白炽光源 1879年爱迪生发明白炽灯 27 白炽光源 用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通 一般白炽灯的辐射光谱是连续的 发光范围 可见光 大量红外线和紫外线 所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号 特点 寿命短而且发热大 效率低 动态特性差 但对接收光敏元件的光谱特性要求不高 是可取之处 28 荧光灯将电光源带入新天地 29 2 气体放电光源 定义 利用电流通过气体产生发光现象制成的灯 气体放电灯的光谱是不连续的 光谱与气体的种类及放电条件有关 改变气体的成分 压力 阴极材料和放电电流大小 可得到主要在某一光谱范围的辐射 低压汞灯 氢灯 钠灯 镉灯 氦灯是光谱仪器中常用的光源 统称为光谱灯 例如低压汞灯的辐射波长为254nm 钠灯的辐射波长为589nm 可被用作单色光源 如果光谱灯涂以荧光剂 由于光线与涂层材料的作用 荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长 通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长 如照明日光灯 气体放电灯消耗的能量为白炽灯1 2 1 3 30 3 发光二极管 Lightemittingdiode 照明领域的又一次革命 31 32 LED的发展历史 1965年世界上的第一只商用化LED诞生 用锗制成 单价45美元 为红光LED 发光效率0 1lm w 1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的LED的发光效率达到1lm w 并且能够发出红光 橙光和黄光 1971年出现GaP材料的绿光LED 发光效率也达到1lm w 33 80年代 重大技术突破 开发出AlGaAs材料的LED 发光效率达到10lm w 1990年到2001年 AlInGaP的高亮度LED成熟 发光效率达到40 50lm w 1990年基于SiC材料的蓝光LED出现 发光效率为0 04lm w 90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光LED 到目前仍然为该技术 34 3 4 1发光二极管 Lightemittingdiode 由半导体PN结构成 其工作电压低 响应速度快 寿命长 体积小 重量轻 因此获得了广泛的应用 半导体中 由于空穴和电子的扩散 在PN结处形成势垒 从而抑制了空穴和电子的继续扩散 当PN结上加有正向电压时 势垒降低 电子由N区注入到P区 空穴则由P区注入到N区 称为少数载流子注入 所注入到P区里的电子和P区里的空穴复合 注入到N区里的空穴和N区里的电子复合 这种复合同时伴随着以光子形式放出能量 因而有辐射发光现象 35 发光二极管是少数载流子在PN结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源 也称作注入式场致发光光源 发光二极管的工作原理 36 37 图3 14两类发光二极管 LED a 正面发光型 b 侧面发光型 发光二极管的类型 正面发光型LED和侧面发光型LED 38 LED的光谱特性 LED的发光谱决定其发光颜色 目前可实现各类颜色 LED具有正的温度系数 温度升高时 发射波长红移 约为 0 2 0 3nm 度 39 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 0 600 700 800 900 1000 GaAsP p 670nm p 655nm GaAsP p 565nm GaP p 950nm GaAs nm 相对灵敏度 发光二极管的光谱特性 40 发光二极管LED的频率响应 41 发光二极管LED的P I特性曲线 原理 由正向偏置电压产生的注入电流进行自发辐射而发光 42 LED驱动电路及伏安特性 RL为限流电阻 UF和IF为二极管参数 例如 GaAs电流选用20mA GaP电流选用10mA 即可获得足够亮度 阈值特性与材料有关 GaAs是1 0V GaAsP GaAlAs约为1 5V 发红光的GaP是1 8V 发绿光的GaP是2 0V 反向击穿电压一般在 5V以上 43 LED信号控制电路 44 LED的特点及应用一 特点1 LED辐射光为非相干光 光谱较宽 发散角大 2 LED的发光颜色非常丰富 通过选用不同的材料 可以实现各种发光颜色 如采用GaP ZnO或GaAaP材料的红色LED GaAaP材料的橙色 黄色LED 以及GaN蓝色LED等 而且通过红 绿 蓝三原色的组合 可以实现全色化 3 LED的辉度高 随着各种颜色LED辉度的迅速提高 即使在日光下 由LED发出的光也能辨认 正是基于这一优势 在室外用信息板 广告牌 道路通行状况告示牌等方面的应用正迅速扩大 45 半导体材料的分代 以硅Si为代表的半导体材料为第一代半导体材料 以砷化镓GaAs为代表的化合物半导体材料为第二代半导体材料 以氮化镓GaN为代表的宽带隙化合物半导体材料为第三代半导体材料 46 GaN半导体材料特点 宽带隙化合物半导体材料 有很高的禁带宽度 2 3 6 2eV 可以覆盖红 黄 绿 蓝 紫和紫外光谱范围 是到目前为止其它任何半导体材料都无法达到的 高频特性 可以达到300GHz 硅为10G 砷化镓为80G 47 GaN半导体材料特点 高温特性 在300 正常工作 非常适用于航天 军事和其它高温环境 耐酸 耐碱 耐腐蚀 可用于恶劣环境 高压特性 耐冲击 可靠性高 大功率 对通讯设备是非常渴望的 48 GaN半导体光电器件应用 1 蓝 绿光LED全彩色大屏幕交通信号灯背光源 仪器仪表指示灯景观光源 49 2 蓝光激光器 BLD 蓝光DVD 双面双密度容量为20G 取代现有红光DVD 是以后数字电视存储的必由之路 激光打印和显示 生物医疗仪器和设备 光谱测量系统 可用于军事领域 450 550nm的蓝 绿光波段对海水是透光的 所以BLD可通过空间卫星 机载平台直接用来对海底潜艇通信 大大提高潜艇的隐蔽性和保密性 这是军事部门长久渴望实现的技术手段 50 4 LED的单元体积小 在其他显示器件不能使用的极小的范围内也可使用 再加上低电压 低电流驱动的特点 作为电子仪器设备 家用电器的指示灯 信号灯的使用范围还会进一步扩大 5 寿命长 基本上不需要维修 可作为地板 马路 广场地面的信号光源 是一个新的应用领域 51 已经走近我们的生活 52 手电筒 白光LED射灯 可与目前普通灯具互换的LED白光灯 53 白光LED的构成方式 基于蓝光LED 通过荧光粉激发一个黄光 组合成为蓝光 通过红 绿 蓝三种LED组合成为白光 基于紫外光LED 通过三基色粉 组合成为白光 54 蓝 绿 白光LED 55 室外大LED全彩色屏幕 56 LED交通信号灯 57 城市建筑装饰灯光工程 58 花旗银行大厦 59 高档汽车的照明灯 奔驰 宝马 奥迪A8等汽车 60 二 应用1 指示灯2 数字显示用显示器利用LED进行数字显示 有点矩阵型和字段型两种方式 点矩阵型数字显示字段型数字显示 61 3 平面显示器LED平面显示器可分为单片型 混合型及点矩阵型等几大类 4 光源LED除用做显示器件外 还可用做各种装置 系统的光源 例如HBLED 62 半导体照明光源的来临 优异的性能 1 白光LED固体冷光源 效率高 绿色环保 不使用有害环境的材料 寿命长 可以达到10万小时 连续10年 低电压工作 节能 模拟自然光 进入主流光源是必然趋势 63 我国专家的呼吁 我国有近百名专家 两院院士 联名向国务院呼吁 以三峡工程的5 费用 支持我国的半导体照明产业 用5 10年的时间的努力 1 3照明应用半导体照明 每年可以节约的电量1000亿度 多于一个三峡水电站的发电量 800亿度 国家启动国家半导体照明工程 64 存在的问题 价格过高发光效率还不够高性价比低还不到民众普及的时刻半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的问题 与10万小时的理论寿命有差距 65 未来的指标 发光效率达到200ml w 显色指数接近100 新的半导体材料和技术会进一步发展 价格下降 为百姓所接受 66 梅曼和第一只激光器 3 4 2激光器 67 2 按工作方式分类 连续式 功率可达104W 脉冲式 瞬时功率可达1017W cm2 激光器的种类 固体 如红宝石Al2O3 液体 如某些染料 气体 如He Ne CO2 半导体 如砷化镓GaAs 自由电子激光器 1 按工作物质分类 68 激光器的工作原理 自由辐射 受激吸收和受激辐射 工作物质 激励能源 光学谐振腔 产生激光必要条件 1 实现粒子数反转 使原子被激发 要实现光放大 69 激光的形成过程工作物质 激励 受激辐射 自激振荡增益 外界能量注入 泵浦 光学谐振腔 70 一 气体激光器 71 He Ne气体激光器 He Ne激光器中He是辅助物质 Ne是激活物质 He与Ne之比为5 1 10 1 Ne原子可以产生多条激光谱线 最强的三条 0 6328 1 15 m 3 39 72 根据工作物质分类 红宝石 激活离子Cr3 波长 694 3nm 三能级 Nd YAG 激活离子 Nd 波长 1 06 m 四能级 钕玻璃 激活离子 Nd 波长 1 06 m 四能级 二 固体激光器 73 1960年5月15日 加州休斯实验室的梅曼 T H Maiman 1927 制成了世界上第一台红宝石激光器 获得了世界上第一束激光 波长为694 3纳米 红宝石激光器 74 灯泵浦Nd YAG激光器 大功率激光器中 典型的Nd YAG棒一般是长150mm 直径7 10mm 泵浦过程中激光棒发热 限制了每个棒的最大输出功率 单棒Nd YAG激光器的功率范围约为50 800W 75 固体激光器 76 1kW的脉冲Nd YAG激光器 77 液体激光器 三 染料激光器 78 半导体激光器 四 半导体激光器 LD LaserDiode 79 半导体激光器是向半导体PN结注入电流 实现粒子数反转分布 产生受激辐射 再利用谐振腔的正反馈 实现光放大而产生激光振荡的 LD的工作原理和基本结构 80 a 光强的角分布 b 辐射光束 典型半导体激光器的远场辐射特性 图中 和 分别为平行于结平面和垂直于结平面的辐射角 整个光束的横截面呈椭圆形 半导体激光光源特性 81 短波长AlGaAs GaAs 半导体激光器的光功率特性 82 五 激光器的基本特性 1 单色性 激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光 He Ne激光器产生的632 8nm谱线 线宽只有10 9nm 普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯 Kr86 其谱线宽度为4 7 10 3nm 激光的单色性比一般光要高出106 107倍以上 自然光由波场范围较宽的光构成 激光的谱线展宽极小 具有很好的单色性 单色性决定物质对激光能量的吸收和精细聚焦的可能性 CO2 10 6 mCO 5 4 mYAG 1 06 m准分子 0 24 m 光缆 83 从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性 激光器输出的光束发散角度很小 可以小于或等于10 3 10 5弧度 激光通过直径为D的孔径时 由于衍射会产生一定发散 2 方向性好 HeNe气体激光 3 10 4rad 固体激光 10 2rad半导体激光 5 10 84 激光的方向性带来两个结果 光源表面的亮度高 被照射地方光的照度大 一个具有10mW功率的He Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度 可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑 激光定位 导向 测距等就利用了方向性好的特点 85 3 高亮度 亮度是光源在单位面积上 向某一方向的单位立体角内发射的功率 激光的输出功率虽然有个限度 但由于其光束细 发散特别小 功率密度特别大 因而其亮度也特别大 把分散在180 范围内的光集中到0 18 范围 亮度提高100万倍 通过调Q等技术 压缩脉冲宽度 还可以进一步提高亮度 86 4 相干性好 自然光由无数的原子与分子发射 产生波长各不相同的杂乱光 合成后不能形成整齐有序的大振幅光波 相干长度只有几个mm或几十cm 激光是受激辐射 单色性 发散角小 在空间和时间上有很好的相干性 两激光束合成后能形成相位整齐 规则有序的大振幅光波 相干长度达到几十公里 采用稳频技术 HeNe激光线宽可压缩到10kHz 相干长度可达30km 全息照相 相干计量 全息照相 全息存储等就利用了激光相干性好的特点 87 3 5光电耦合器件 88 光电耦合器件的工作原理 光电耦合器以光电转换原理传输信息 由于光耦两侧是电绝缘的 所以对地电位差干扰有很强的抑制能力 同时光耦对电磁干扰也有很强的抑制能力 光电耦合器由发光器件 发光二极管 和受光器件 光敏三极管 封装在一个组件内构成 当发光二极管流过电流IF时发出红外光 光敏三极管受光激发后导通 并在外电路作用下产生电流IC 89 光电耦合器的种类较多 常见有 光电二极管型光电三极管型光敏电阻型光控晶闸管型光电达林顿型集成电路型等 外形有金属圆壳封装 塑封双列直插等 90 光耦合器件有透光型与反射型两种 在透光型光耦合器件中 发光器件与受光器件面对面安放 在它们之间有一间隔 当物体通过这一间隔时 发射光被切断 利用这一现象可以检测出物体的有无 采用这种方式的耦合器件后边连接的接口电路设计比较简单 检测位置精度也高 反射型光耦合器件从发光器件来的光反射到物体上面由受光器件来检测出 比起透光型来显得体积小 把它放在物体的侧面就能使用 91 光电耦合器件的特点 具有电隔离的功能 信号的传输是单向性的 适用于模拟和数字信号传输 具有抗干扰和噪声的能力 可以抑制尖脉冲及各种噪声 发光器件为电流驱动器件 可理解为 1 输入阻抗低 分得噪声电压小 抑制输入端的噪声干扰 2 LED发光需要一定能量 因此可以抑制高电压 低能量的干扰 3 采用光耦合 且密封安装 抑制外界杂散光干扰 4 寄生电容小 0 5pF 2pF 绝缘电阻大 105 107M 抑制反馈噪声 响应速度快 使用方便 结构小巧 防水抗震 工作温度范围宽 即具有耦合特性又具有隔离特性 92 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰 使通道上的信号杂讯比大为提高 主要的原因 1 光电耦合器的输入阻抗很小 只有几百欧姆 而干扰源的阻抗较大 通常为105 106 据分压原理可知 即使干扰电压的幅度较大 但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小 只能形成很微弱的电流 由于没有足够的能量而不能使二极体发光 从而被抑制掉了 2 光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系 也没有共地 之间的分布电容极小 而绝缘电阻又很大 因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去 避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生 3 光电耦合器可起到很好的安全保障作用 即使当外部设备出现故障 甚至输入信号线短接时 也不会损坏仪表 因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压 4 光电耦合器的响应速度极快 其响应延迟时间只有10 s左右 适于对响应速度要求很高的场合 93 说明 1 在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源 若两端共用一个电源 则光电耦合器的隔离作用将失去意义 2 当用光电耦合器来隔离输入输出通道时 必须对所有的信号 包括数位量信号 控制量信号 状态信号 全部隔离 使得被隔离的两边没有任何电气上的联系 否则这种隔离是没有意义的 94 光电耦合器件的主要参数 1 电流传输比 定义为在直流状态下 光电耦合器件的集电极电流Ic与发光二极管的注入电流IF之比 如图中在Q点处电流传输比为 如果在小信号下 交流电流传输比用微小变量定义 在饱和区和截止区都变小 95 与IF的关系 由于发光二极管发出的光不总与电流成正比 所以 有如图示的变化 96 2 最高工作频率 最高工作频率取决于发光器件与光电接收器件的频率特性 同时与负载电阻的阻值有关 阻值越大 最高工作频率越低 97 光电耦合器件的应用 1 代替脉冲变压器耦合信号 带宽宽 失真小 2 代替继电器 无断电时的冲击电流和触点抖动 3 完成电平匹配和电平转换功能 4 用于计算机作为光电耦合接口器件 提高可靠性 5 饱和压降低 代替三极管做为开关元件 6 在稳压电源中 作为过电流自动保护器件 简单可靠 98 光电耦合器的应用用于电平转换用于逻辑门电路起隔离作用应用在测量仪器 精密仪器 工业和医用电子仪器 自动控制 遥控和遥测 各种通信装置 计算机系统及农业电子设备等广阔领域 99 光电耦合器件 100 3 6光电位置敏感器件 PSD PSD是一种对其感光面上入射光点位置敏感的光电器件 也称为坐标光电池 即当入射光点落在器件感光面的不同位置时 PSD将对应输出不同的电信号 通过对此输出电信号的处理 即可确定入射光点在PSD的位置 入射光点的强度和尺寸大小对PSD的位置输出信号均无关 PSD的位置输出只与入射光点的 重心 位置有关 PSD有两种 一维PSD和二维PSD 一维PSD用于测定光点的一维坐标位置 二维PSD用于测定光点的二维坐标位置 101 1 一维光电位置敏感器件 PSD 的工作原理 依图中所示 电流I0 I1 I2 入射光位置xA和电极间距2L之间有如下关系 其中 P型层电阻是均匀的 一维PSD器件可用来测量光斑在一维方向上的位置和位置移动量 102 PSD是一种独特的半导体光电器件 它不仅是光电转换器 更重要的是光电流的分配器 通过合理设置分流层和收集电流的电极 根据各电极上收集到的电流的比例确定入射光的位置 PSD一般为PIN结构 在硅板的底层表面上以胶合方式制成二片均匀的P和N电阻层 在P和N电阻层之间注入离子而产生I层 即本征层 在P层表面电阻层的两端各设置一输出极 当一束具有一定强度的光点照射到PSD的I层时 光点附近就会产生电子空穴对 在PN结电场的作用下 空穴进入P区 电子进入N区 由于P区杂质浓度相对较高 空穴迅速沿P区表面向两侧扩散 最终导致P层空穴横向浓度呈梯度变化 这时同一层面上的不同位置呈现一定的电位差 这种现象称为横向光电效应 103 PSD表面P层为感光面 两边各有一信号输出电极1 2 底层的公共电极3可用来加反偏电压 当入射光点照射到PSD光敏面上某一点时 假设产生总的光生电流为I0 由于在入射光点与信号电极之间存在横向电动势 若在2个信号电极上接上负载电阻 光电流将分别流向2个信号电极 从而在信号电极上分别得到光电流I1和I2 显然 I1和I2之和等于总的光电流I0 而I1和I2的分流关系取决于入射光点位置到2个信号电极间的等效电阻R1和R2 其中R1和R2的值取决于入射光点的位置 104 PSD通常工作在反向偏压状态 即PSD的公用极3接正电压 输出极1和2分别接地 这时流经电极3的电流I0与入射光的强度成正比 流经电极1 2的电流I1 I2与入射光的强度和入射光点的位置有关 由于P层为均匀的电阻层 因此I1 I2与光点到相应电极的距离成反比 并且I0 I1 I2 如果将坐标原点设在器件的中心点 I1 I2与I0具有如下关系 105 从上式可知 PSD测量结果XA与I1 I2比值有关 入射光强的变化不影响测量结果 这给测量带来了极大的方便 因此PSD在工业自动控制 位置变化等