s；PbS
，
1 W/
，光敏面积为1
，则V不允许超过632 V，
，则V不能超过63 V。
数是由电流上升时间和衰减时间表示的。图
光敏电阻的响应时间约为几十毫秒到几秒；CdSc光敏电阻的响应时间约为的响应时间约为
s。
值得注意的是，光敏电阻的响应时间随入射光的照度、所加电压、负载电阻及照度变化
前电阻所经历的时间（称为前历时间）等因素有关。一般来说，照度愈强，响应时间愈短；负载电阻愈大，愈短、愈长；暗处放置时间愈长，响应时间也相应愈长。实际应用中，尽量提高使用照明度，降低所加电压，施加适当偏置光照，使光敏电阻不是从完全暗状态开始受光照，都可以使光敏电阻的时间响应特性得到一定改善。
图
响应特性测定电路及其波形。
4.稳定特性 一般来说，光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率在弱光照和强光照时都较大，而
在中等光照时则较小。例如，CdS光敏电阻的温度系数在10 Ix照度时约为0；照度高于10 Ix时，温度系数为正；小于10 Ix时，温度系数反而为负。照度偏离10 Ix愈多，温度系数也愈大。
另外。当环境温度在060℃的范围内时，光敏电阻的响l命速度几乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢。例如，-30℃时的响应时间约为十20℃时的2倍。 最后，光敏电阻的允许功耗随着环境温度的升高而降低。这些特性都是实际使用中应注意到的。
5.噪声特性
光电导探测器的噪声主要是由三个噪声源所贡献的，它们是产生一复合（g-r）噪声、热噪声和1/f噪声。总的均方噪声电流可写为
它的有效值为
式中
当f
，为载流子寿命，
为探测器的等效电阻。
时。产生
时，产生一复合噪声项不再与频率有关；当f
一复合噪声明显减小。1/ f噪声项中的比例系数A，当f>1 kHz时，这一噪声项可以
忽略不计。最后一项是探测器的热噪声。光电导探测器这三种噪声源的噪声功率谱在频带中的相对贡献如图
所示。
图
相对噪声功率谱
2.4 PN结光伏探测器的工作模式
在1.1节中我们己经讨论过PN结的光伏效应。利用PN结的光伏效应而制做的光电探测器称为光伏探测器和光电导探测器不同，光伏探测器的工作特性要复杂一些。光伏探测器通常有光电池和光电二极管之分。也就是说，光伏探测器有着不同的工作模式。因此在具体讨论光伏探测器的工作特性之前，首先必须弄清楚它的工作模式问题。 2. 4. 1光电转换原理
为了便于理解在后而将要引入的光伏探测器的等效电路，我们先讨论一下光伏探测器的光电转换规律。
PN结光伏探测器的典型结构及作用原理如图2. 4一1所示。为了说明光功率转换成光电流的关系，设想光伏探测器两端被短路，并用一理想电流表记录光照下流过回路的电流，这个电流常常称为短路光电流。假定光生电子一空穴对在PN结的结区，即耗尽区内产生。由于内电场的作用，电子向N区、空穴向P区漂移运动，被内电场分离的电子和空穴就在外回路中形成电流。就光电流形成的过程而言，光伏探测器和光电导探测器有十分类似的情况。为此，我们把讨论光电导探测器光电转换关系所导出的式（2. 3一3）改写为
式中Q=
是光电导探测器中一个光生电子所贡献的总电荷量。从上式可见，除了Q项外，
光伏和光导的其它物理量都可以用同一种形式描述。现在的问题是，在光伏情况下一个光生电子一空穴对所贡献的总电荷量Q应该是多少。
图2. 4一1光伏探测器典型结构和作用原理
（a）典型结构；（b）作用原理
从图2.4-1（b）可见，在耗尽区中x处产生的光生电子一空穴对，空穴向左漂移x距离到达P区，而电子向右漂移（L-x）距离到达N区。电子和空穴在漂移运动时对外回路贡献各自的电流脉冲，若空穴和电子的漂移时间用和表示，则空穴和电子电流脉冲的强度分别为e/和e/，它们所贡献的电荷量
式中L是耗尽层宽度。式中假定空穴和电子的漂移速度恒定。因此，一个电子一空穴对所贡献的总电荷量为
于是，式（2. 4一1）变为
这个结果告诉我们，光伏探测器的内电流增益等于1，这是和光电导探测器明显不同的地方。2. 4. 2光伏探测器的工作模式
现在我们可以说，一个PN结光伏探测器就等效为一个普通二极管和一个恒流源（光电流源）的并联，如图2. 4一2（b）所示。它的工作模式则由外偏压回路决定，在零偏压时（见图2. 4一2（c））称为光伏工作模式。当外回路采用反偏压V时（见图2. 4一2（d）），即外加P端为负、N端为正的电压时，称为光导工作模式。
图2.4一2（a）伏探测器的符弓；（b）等效电路；（c）光伏工作模式；（d）光导工作模式
我们知道，普通二极管的伏安特性为
因此，光伏探测器的总伏安特性应为和之和，考虑到二者的流动方向，我们有
式中，i是流过探测器的总电流，e是电子电荷，u是探测器两端电压，
是玻耳兹曼常数，
T是器件的绝对温度。
以式（2. 4一7）中i和u为纵横坐标绘制曲线，就是光伏探测器的伏安特性曲线，如图2.4-3所示。从图可见，第一象限是正偏压状态，本来就很大，所以光电流不起重要作用。作为光电探测器，工作在这一区域没有意义。第三象限是反偏压状态，这时
，
它是普通二极管中的反向饱和电流，现在称为暗电流（对应于光功率P=0），数值很小，这时的光电流（等于
）是流过探测器的主要电流，这对应于光导工作模式。通常把光导
工作模式的光伏探测器称为光电二极管，因为它的外回路特性与光电导探测器十分相似。 在第四象限中外偏压为零。流过探测器的电流仍为反向光电流，随着光功率的不同，出现明显的非线性。这时探测器的输出是通过负载电阻
上的电压或流过
上的电流来体现
的，因此称为光伏工作模式。通常把光伏工作模式的光伏探测器称为光电池。应特别注意，光电流总是反向电流，而光电流在
上的电压降对探测器产生正向偏置称为自偏压，当然
要产生正向电流。最终两个电流抵消，伏安曲线中比于横轴上。
光电池和光电二极管的工作特性有着明显的差别，详细情况将在下而两节中专门讨论。
图2.4一3光伏探测器的伏安特性
2. 6光电二极管
以光导模式工作的结型光伏探测器称为光电二极管，它在微弱、快速光信号探测方面有着非常重要的应用。为了提高它的工作性能，人们做了大量的研究工作，出现了许多性能优良的新品种。概括起来，有Si光电二极管、PIN Si光电二极管、雪崩光电二极管（记为APD），肖特基势垒光电二极管、HgCdTe光伏二极管、光子牵引探测器以及光电二极管等等。为了节省篇幅，一些共同性的问题我们放在Si光电二极管中讨论，对其它种类的光电二极管我们着重介绍它们的原理和特点。 2. 6. 1 Si光电二极管
制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较之锗器件暗电流温度系数小得多，加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此硅光电二极管得到了广泛应用。