本文是光电二极管系列的第二部分，当与摄像机镜头聚焦的环境光，激光信号或光线相遇时产生电信号的设备。在第一篇文章中，我们讨论过光线和PN结的性质。现在，我们将审查光敏PN结的物理操作。
在该系列的接下来几个部分，我们将解决：
硅PN结
当一块n型硅接触与一块p型硅接触时发生有趣的事情：从p侧从p侧流动，耗尽区域形成，并且漂移电流从n侧流动P一方。
扩散电流
孔是P侧的多数载体，自由电子是N侧的多数载体。这些载体受到扩散，即颗粒从较高浓度移动到较低浓度的趋势。从P到N横跨该交界处的孔扩散，电子也从N到P散射。这些电荷载波运动是一种电流的形式;我们称之为扩散电流。
扩散电流被描述为从P侧流到N侧，因为传统电流在与正电荷载体的相同方向上流动，即使正电荷载流子实际上不是在电路中。
在这种情况下，孔在移动中，因此我们实际上具有正电荷载波，因此传统的电流比在不包含二极管或晶体管的电路中更为科学相干。
耗尽区
我们在n侧和p侧的孔上有自由的电子。当游离电子漫射在结时，它们在另一侧的孔上面见面。电子“倒下”进入孔，从而说话，并在结附近发生重组。
这导致在P侧的连接附近的整体负电荷区域，因为重组已经消除了先前平衡P型半导体中的粘合负电荷的孔。在另一边发生同样的事情，在n型半导体中，除了在那边，绑定的电荷是正的。
我们称之为耗尽区域，因为结束的两侧的总体正电荷和负电荷的部分导致多数电荷载体的耗尽，这反过来是扩散电流和重组的结果。
漂流电流
掺杂不是半导体中的移动电荷载流子的唯一来源。热能导致随机产生的电子孔对，导致少数载波的存在，即P侧的电子和N侧的孔。
如果在P侧的N侧或自由电子上的孔进入耗尽区，则耗尽区的电场将加强朝向结的另一侧的运动。这是漂移电流：少数竞争因子在电场的影响下穿过结交界处。它从n一边流到p侧。
因此，即使它完全没有从电源和其他组件未连接，所以电流也会连续流过二极管吗？当然不是。PN结自然地保持漫射电流和漂移电流之间的平衡。它们以相同的幅度沿相反方向流动，因此净电流为零。
光敏PN结
当接合处暴露于光时，我们具有额外的移动电荷载体来源，即，通过传入光子传递的能量。如果光子在耗尽区域内或附近产生电子孔对，则耗尽区的电场可以将移动电荷载流子推向整个结。
这是我们所谓的光电流：由光诱导电荷载体的运动产生的电流。
光电流是反向电流。与漂移电流一样，它从N侧流到P侧，并注意到它在耗尽区域的电场的影响下如何交叉，就像漂移电流一样。当我们讨论暗电流时，我们将在此介绍后返回漂移电流。
光电二极管的耗尽区
如上所述，仅当它们处于耗尽区域内或附近时，光产生的电子孔对才有助于光电流。这表明我们可以通过增加耗尽区域的宽度来使光电二极管更敏感：利用更宽的耗尽区域，相同的入射光强度会产生更多的光电流，因为更多的光产生电荷载波在距离范围内电场将它们推到交界处。
还有另一种方式，其中耗尽区域影响光电二极管操作。耗尽区域类似于二极管内的电容器，并且在光电二极管中，该电容限制了设备响应照度快速变化的能力。
因此，耗尽区域与基于光电二极管的系统的设计中的两个重要考虑因素有关。我在下一篇文章中重新审视了这些主题。
搭档
PN结的扩散电流在向前方向流动，并且它产生耗尽区域。该耗尽区域中的电场允许均匀的电流，称为漂移电流，其沿反向流动流动。漂移电流和耗尽区的基本知识有助于我们了解光电二极管实现的重要方面。
在下一篇文章中，我们会看看光电二极管操作的光伏和光电导模式。
