生的电子-空穴通称为光生载流子。光敏二极管的基本部分是一个P-N结。产生的光生载流子只要能扩散到势垒区的边界，其中少数载流子就受势垒区强电场的吸引而被拉向背面区域。这部分少数载流子就对电流做出贡献。多数载流子则受势垒区电场的排斥而留在势垒的边缘。在势垒区内产生的光生电子和光生空穴则分别被电场扫向N区和P区，它们对电流也有贡献。
半导体色敏传感器结构原理和等效电路
当P-N结开路或接有负载时, 势垒区电场收集的光生载流子便要在势垒区两边积累, 从而使P区电位升高, N区电位降低, 造成一个光生电动势, 如图9-11（b）所示。该电动势使原P-N结的势垒高度下降为q（UＤ-U）。其中V即光生电动势,它相当于在P-N结上加了正向偏压。只不过这是光照形成的, 而不是电源馈送的, 这称为光生电压, 这种现象就是光生伏特效应。
当P-N结外电路短路时, 这个光电流将全部流过短接回路, 即从P区和势垒区流入N区的光生电子将通过外短接回路全部流到P区电极处, 与P区流出的光生空穴复合。这时, P-N结中的载流子浓度保持平衡值, 势垒高度亦无变化。
半导体色敏传感器中所表示的P＋-N-P不是晶体管, 而是结深不同的两个P-N结二极管, 浅结的二极管是P＋-N结; 深结的二极管是P-N结。 当有入射光照射时, P＋、N、P三个区域及其间的势垒区中都有光子吸收, 但效果不同。因此，紫外光部分吸收系数大, 经过很短距离已基本吸收完毕。在此, 浅结的即是光电二极管对紫外光的灵敏度高, 而红外部分吸收系数较小, 这类波长的光子则主要在深结区被吸收。 因此, 深结的那只光电二极管对红外光的灵敏度较高。在半导体中不同的区域对不同的波长分别具有不同的灵敏度。这一特性可以用来测量入射光的波长。硅色敏管中VD１和VD２的光谱响应曲线就构成了可以测定波长的半导体色敏传感器。
色敏传感器的应用
半导体色敏传感器可用于测量光源的色温度、波长；测量、控制光源的色温度；选择、鉴别发光二极管的发光波长；识别彩色纸的颜色；识别色标；检查颜料、染料的颜色等，如在工程实际中, 常需对颜色进行检测, 如工厂自动化、办公自动化、彩色电视机的颜色调整、商品代码颜色的读取、机器人颜色识别等。
3.离子敏传感器
离子敏传感器工作原理
离子敏感器件是一种对离子具有选择敏感作用的场效应晶体管。它是由离子选择性电极（ISE）与金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）组合而成的，简称ISFET。
离子传感器是将溶液中的离子活度转换为电信号的传感器、其基本原理是利用固定在敏感膜上的离子识别材料有选择性的结合被传感的离子，从而发生膜电位或膜电压的改变，达到检测的目的。
1.ISFET的工作原理
ISFET用对离子有选择性影响的敏感膜替换普通的MOSFET的金属铝栅，当敏感膜直接接触被测离子溶液时，与离子相互作用，调制场效应晶体管的漏极电流，以检测溶液中离子的活度。
ISFET的基本结构如图所示，没有金属栅极，栅介质裸露或在其上涂敷对离子敏感的敏感膜，与参比电极以及待测溶液一起起着栅电极的作用。
参比电极上所加的电压通过待测溶液加到绝缘栅上，是半导体表面反型，形成导电沟道。如果参比电极上施加的电压正好使半导体表面反型，这时参比电极上的电压称为阈值电压。对于特定结构的ISFET，阈值电压的变化只由电解液与栅介质界面处的化学势决定，而化学势的大小取决于敏感膜的性质和电解液中的离子活度。因此通过ISFET阈值电压的变化能够测量电解液中离子的活度。 2.离子敏感膜
离子敏感膜是ISFET的重要部分，是响应不同离子并将其化学量转换为电学量的关键。不同的栅介质和敏感膜可以派生出多种ISFET。如无机绝缘膜、固态敏感膜、有机高分子PVC膜。
离子敏传感器的应用
可以用来测量离子敏感电极(ISE)所不能测量的生物体中的微小区域和微量离子。因此，它在生物医学领域中具有很强的生命力。此外，在环境保护、化工、矿山、地质、水文以及家庭生活，医学，生理学等各方面都有其应用。
4.气敏传感器
气敏传感器的工作原理
半导体气敏传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，借此来检测特定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。气敏传感器可以把气体的特定成分和浓度检测出来，并将它转换成电信号的器件。
气敏传感器是在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以准确的反应气体浓度的变化。
按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型和非电阻型，电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度； 非电阻型半导体气敏元件是利用其它参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来测被测气体的。
半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力时， 吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附， 半导体表面呈现电荷层。如果半导体的功函数大