光敏二極管的結構和普通二極管相似,只是它的PN結裝在管殼頂部,光線通過透鏡制成的窗口,可以集中照射在PN結上,圖7-1-10a是其結構示意圖。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài),如圖7-1-10c所示。
我們知道,PN結加反向電壓時,反向電流的大小取決于P區(qū)和N區(qū)中少數載流子的濃度,無光照時P區(qū)中少數載流子(電子)和N區(qū)中的少數載流子(空穴)都很少,因此反向電流很小。但是當光照PN結時,只要光子能量h大于材料的禁帶寬度,就會在PN結及其附近產生光生電子—空穴對,從而使P區(qū)和N區(qū)少數載流子濃度大大增加,它們在外加反向電壓和PN結內電場作用下定向運動,分別在兩個方向上渡越PN結,使反向電流明顯增大。如果入射光的照度變化,光生電子—空穴對的濃度將相應變動,通過外電路的光電流強度也會隨之變動,光敏二極管就把光信號轉換成了電信號。
在入射光照度一定時,光敏晶體管的相對靈敏度隨光波波長的變化而變化,一種光敏晶體管只對一定波長范圍的人射光敏感,這就是光敏晶體管的光譜特性,見圖7-1-13。