在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的主要器件是光电池。光生伏特效应通常分为两类。
(1)结光电效应：光线照射PN 结区时，便在结区两部分之间引起光生电动势称为结光电效应。
(2)侧向光电效应：灵敏面局部受光照时，由载流子浓度梯度产生电动势称为侧向光电效应。
光电池的工作原理基于光生伏特效应，下面以常用的硅光电池为例介绍光电池的工作原理和结构。
1.光电池的结构原理
硅光电池是在N 型硅片渗入P 型杂质形成的一个大面积的PN 结，它可以将光能直接变成电能。当光照射到PN 结附近时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则每吸收一个光子能量，将产生一个电子-空穴对，光照越强，产生的电子-空穴对越多。P 区的多数载流子空穴和N 区的多数载流子电子，由于内电场的作用不能渡越阻挡层。可是P 区的光生电子可以在内电场作用下进入N 区，N 区的光生空穴可以在内电场作用下进入P 区，这样光生的电子-空穴对便被分离开来，光生电子在N 区集结，使N 区带上负电，光生空穴在P区集结，使P 区带上正电，P 区和N 区之间就形成了光生电动势，把PN 结两端用导线连接起来，电路中便产生了电流，如图3-11 所示。
2.光电池的基本特性
(1)光谱特性：光电池的光谱特性如图3-12 所示，使用中可根据光源光谱特性选择光电池，也可以根据光电池的光谱特性确定应该使用的光源。
(2)光照特性：光电池的光照特性如图3-13 所示。短路电流与光照有较好的线性关系，这是光电池的特点。所谓短路电流是指负载电阻相对于光电池内阻为很小时的电流，负载电阻在100 Ω 以下，线性还是比较好的，负载电阻过大，则线性变坏，如图3-14所示。
图3-11 光电池工作原理示意图
(www.xing528.com)
图3-12 光电池的光谱特性
1—硒光电池；2—硅光电池
图3-13 光电池的光照特性
1—开路电压；2—短路电流
(3)频率特性：光电池的频率特性是指相对输出电流与调制光的调制频率之间的关系，如图3-15 所示。所谓相对输出电流是高频时输出电流与低频最大输出电流之比。
图3-14 光电池不同负载时的光照特性
图3-15 光电池的频率特性
1—硒光电池；2—硅光电池
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
