光伏探測(cè)器件以光伏模式工作的光敏器件輸出信號(hào)中不含暗電流,僅受二極管本身噪聲的限制,對(duì)微弱信號(hào)探測(cè)特別有利。淺結(jié)或大面積二極管是一種容易引入暗電流的結(jié)構(gòu)形式,因此多采用光伏探測(cè)模式。VOC和短路電流ISC是以光伏模式工作的光電器件的兩個(gè)重要參數(shù),它們與器件的串聯(lián)電阻RS和并聯(lián)電阻RSh密切相關(guān)。
光照條件下光伏探測(cè)器等效電路中PN結(jié)等效為一個(gè)家用梯子輸出電流為IL的恒流源與一個(gè)理想二極管的并聯(lián),二極管流過(guò)的正向電流即為漏電流ID,等效電路對(duì)應(yīng)的I-V方程為:I=IL-I0-V+IRSRSh(1),其中V+IRS為PN結(jié)的正向壓降,I0為反向飽和電流。由式(1)可以求出ISC:ISC=IL-I0-ISCRSRSh(2)。一般,在RS(<18)很小RSh(>1048)很大的情況下,ISC≈IL。同樣可以得到VOC:VOC=kTqln(3),可見(jiàn),VOC的大小與I0、ISC、RSh的大小有關(guān)。
在實(shí)驗(yàn)樣品中,VOC異,F(xiàn)象集中在硅紫外光伏探測(cè)器(UV-110)中,基本參數(shù):n型(111)硅襯底材料電阻率約為80~1208cm;淡硼擴(kuò)散表面濃度約1017~1018cm-3;結(jié)深小于1Lm;有效光敏面積1cm2;光譜響應(yīng)范圍200~1100nm。
UV-110的工藝流程與普通光敏二極管相同,但為了提高器件在紫外區(qū)的性能,嚴(yán)格控制了結(jié)深(<1Lm)和淡硼擴(kuò)散濃度,同時(shí)采用了表面鈍化等技術(shù)。在結(jié)構(gòu)上增加了淡硼p區(qū)周圍的濃硼環(huán)(p+),以加強(qiáng)對(duì)PN結(jié)的保護(hù),并方便與鋁電極形成良好的歐姆接觸。根據(jù)使用要求,將襯底電極由器件表面引出,為此在濃硼環(huán)外側(cè)的襯底材料表面通過(guò)磷處理形成高摻雜的n+區(qū),并通過(guò)鋁來(lái)形成歐姆接觸電極。這一點(diǎn)是UV-110和其它大多數(shù)光敏二極管在結(jié)構(gòu)上的不同之處。