光电二极管暗电流温度特性的测量

　　光电二极管又称光敏二极管。制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多，加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此，硅光电二极管得到了广泛应用。

     光电二极管的结构及原理分析

　　光电二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。

　　

　　PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子（电子）和N区中的少数载流子（空穴）都很少，因此反向电流很小。但是当光照射PN结时，只要光子能量hv大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子—空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加。这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P区和N区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压（P区接负，N区接正）作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电流，该光电流随入射光照度的变化而相应变化。光电流通过负载RL时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号如果入射光的照度改变，光生电子—空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。

　　测量光电二极管的暗电流

　　测量光电二极管的暗电流，必须在一个不透光的密闭容器中进行，所以作者选择了热电致冷器件作为控温器件，它具有体积小、效率高等优点。要获得光电二极管暗电流的温度特性参数，必须在一个温度范围内每隔$t℃进行恒温控制来测量暗电流。又因为光电二极管暗电流非常小，在10-13～10-12A量级，所以设计关键有两点：

　　（1）恒温控制;

　　（2）微电流测量。

　　本设计用热电致冷器件、温度探测器和一个反馈放大电路构成恒温控制系统，并设计了一个微电流计来精确测量暗电流。