一、熱平衡下的p—n結(jié)

光伏探測器工作原理是：pn結(jié)中電子向P區(qū)，空穴向n區(qū)擴(kuò)散，使p區(qū)帶負(fù)電，n區(qū)帶正電，形成由不能移動離子組成的空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)），同時(shí)出現(xiàn)由耗盡層引起的內(nèi)建電場，使少子漂移，并阻止電子和空穴繼續(xù)擴(kuò)散，達(dá)到平衡。在熱平衡下，由于pn結(jié)中漂移電流等于擴(kuò)散電流，凈電流為零。如果有外加電壓時(shí)結(jié)內(nèi)平衡被破壞，這時(shí)流過pn結(jié)的電流方程為：

ID：流過PN結(jié)的電流

I0：PN結(jié)的反向飽和電流（暗電流）

V：加在PN結(jié)上的正向電壓

二、光照下的p—n結(jié)

1、p-n結(jié)光電效應(yīng)

當(dāng)光照射p-n結(jié)時(shí)，只要入射光子能量大于材料禁帶寬度，就會在結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子——空穴對。這些非平衡載流子在內(nèi)建電場的作用下運(yùn)動；在開路狀態(tài)，最后在n區(qū)邊界積累光生電子，p區(qū)積累光生空穴，產(chǎn)生了一個(gè)與內(nèi)建電場方向相反的光生電場，即p區(qū)和n區(qū)之間產(chǎn)生了光生電壓Voc。

2、三種工作模式

（1）零偏置的光伏工作模式

若p-n結(jié)電路接負(fù)載電阻RL，如圖，有光照射時(shí)，則在p-n結(jié)內(nèi)出現(xiàn)兩種相反的電流：

光激發(fā)產(chǎn)生的電子——空穴對，在內(nèi)建電場作用下形成的光生電流Ip，它與光照有關(guān)，其方向與p-n結(jié)反向飽和電流I0相同；

光生電流流過負(fù)載產(chǎn)生電壓降，相當(dāng)于在p-n結(jié)施加正向偏置電壓，從而產(chǎn)生電流ID。

流過負(fù)載的總電流是兩者之差：

（2）反向偏置的光電導(dǎo)工作模式

無光照時(shí)電阻很大，電流很??；有光照時(shí)，電阻變小，電流變大，而且流過它的光電流隨照度變化而變化。類似光電導(dǎo)器件。

（3）正向偏置的工作模式

呈單向?qū)щ娦?，和普通二極管一樣，光電效應(yīng)無法體現(xiàn)。

無光照時(shí)，伏安特性曲線與一般二極管的伏安特性曲線相同；受光照后，產(chǎn)生光電流，方向與I0相同，因此曲線將沿電流軸向下平移，平移的幅度與光照度的變化成正比。

第一象限：正向偏置工作模式，光電流不起作用，這一區(qū)域工作沒有意義。

第三象限：反向偏置光電導(dǎo)工作模式，

第四象限：零偏壓光伏工作模式。