光電二極管（又稱光敏二極管）是一種常用的光敏器件。和晶體二極管相識，光電二極管也是具有一個PN結的半導體器件，所不同的是光電二極管有一個透明的窗口，以便使光線能夠照射到PN結上。

　　光電二極管結構

　　光電二極管的伏安特性

　　光電二極管是工作在光導模式的結型光伏探測器，它工作在第3 三象限，此時二極管上加反內電場增強，PN 結變寬，少子的漂流運動增強，多子的擴散運動減弱，擴散電流小向電壓，于漂流電流，熱平衡被打破，無光照時，光功率P=0，這時IS 就是PN 結的反向飽和電流;當有光輻射時，且入射光能量E 大于半導體的禁帶寬度，光子被半導體吸收，從而產生電子-空穴對，入射光功率越大，產生的電子-空穴對越多，光生電流就越大，其伏安特性線如圖2 所示。

　　光電二極管的外部結構（如圖3所示）

　　當光照射時，光電二極管的L作原理與光電池的工L作原理（如圖4 所示） 很相似當光不照射時，光電極管處于截止狀態，只有少數載流子在反向偏壓的作用下形成微小的反向電流，即暗電流。

　　光電二極管的作用

　　光電二極管的作用是進行光電BFQ591轉換，在光控、紅外遙控、光探測、光纖通信和光電耦合等方面有，“泛的應用。

　　光控

　　光電二極管可以用作光控開關，電路如圖7-8所示。無光照時，光電二極管VD，因接反向電壓而截止，晶體三極管VT．、VT2因無基極電流也截止，繼電器處于釋放狀態。當有光線照射到光電二極管VD．時，VD．從截止轉變為導通，使VTi、VT2相繼導通，繼電器K吸合，接通被控電路。

　　光信號接收

　　光電二極管可以用作接收光信號。圖7-9所示為光信號接收放大電路，光信號由光電二極管VD接收，經VT放大后通過耦合電容C輸出。

　　光轉換

　　光電二極管可以用作紅外光到可見光的轉換，電路如圖7-10所示，紅外光信號由光電二極管VD．接收，經晶體三極管VT．、VT：放大后，驅動發光二極管VD：發出可見光。

　　光電二極管應用

　　光電池

　　光電池實質上是一個大面積的PN 結，當光照射到PN 結的一個面，例如P 型面時，若光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，那么P 型區每吸收一個光子就產生- 一對自由電子和空穴，電子-空穴對從表面向內迅速擴散，在結電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢。

　　如果這時，我們把它作為一個電源，接上外電路，只要保證有源源不斷的光照，那么光電池就會源源不斷的供電，這就是光電池。換句話說光電池是一種不需要加偏壓的，能直接把光能轉換成電能的PN 結的光電器件，按照光電池的用途可分為太陽能光電池（圖6）和測量光電池（ 圖7）。

　　光電二極管和光電池的主要差別：用途不同。

　　光電池：用于能量轉化，優點是可以提高轉化率。

　　光電二極管：用于探測，優點是靈敏度高、響應快、高量子效率。

　　特性差異：

　　（1）響應范圍要求不同。

　　（2） 響應時間不同。

　　（3） 工作模式不同。

　　太陽能電池

　　太陽能電池簡稱太陽電池，如圖8 所示，它是一種半導體器件，當太陽光照射到半導體上時，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導體吸收或透過。被吸收的光，當然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導體的原子價電子碰撞，于是產生電子-空穴對。這樣，光能就以產生電子-空穴對的形式轉變為電能，所以陽光照后，太陽電池兩端會產生直流電壓，從而將太陽光能直按轉化為直流電流。若分別在P 型層和n 型層焊上金屬引線，接通負載，則外電路便有電流通過。如此形成的一個個電池元件，把它們串聯、并聯起來，就能產生一定的電壓和電流，輸出功率。

　　光伏發電照明系統

　　光伏發電系統是利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統，利用的是光生伏特效應。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環境、能獨立發電又能并網運行，它分為獨立發電系統和并網發電系統，與現有的主要發電方式相比較，光伏發電系統的特點有：工作點變化較快，這是由于光伏發電系統受光照、溫度等外界環境因素的影響很大，它具有廣闊的發展前景。

　　（1） 獨立發電系統

　　獨立太陽能光伏發電是指太陽能光伏發電不與電網連接的發電方式，典型特征為需要用蓄電池來存儲夜晚用電的能量。獨立太陽能光伏發電在民用范圍內主要用于邊遠的鄉村，家庭。

　　（2） 并網發電系統

　　并網太陽能光伏發電（如圖9） 是指太陽能光伏發電連按到國家電網的發電的方式，成為電網的補充，典型特征為不需要蓄電池。民用太陽能光伏發電多以家庭為單位，商業用途主要為公共設施、夜景美化景觀照明系統等的供電，工業用途如太陽能農場。