图d又是从图c简化来的，因为Cf很小，除了高频情况要考虑 它的分流作用外，在低频情况下，它的阻抗很大，可不计。
因此具体应用时多用图d和图c两种形式。 流过负载的交变电流复振幅为 ：
IL＝Ip·1/(1+jωτ)
ω：入射光的调制圆频率，ω＝2πf，f为入射光的调制频率。源自τ = CfRL IL的模量为
光电二极管的用法： 光电二极管的用法只能有两种。 一种是不加外电压，直接与负载相接。 另一种是加反向电压，如图所示。
a) 不加外电源 b) 加反向外电源 c) 2DU环极接法 实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二
极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
加反向电压时，伏安特性曲线常画成如下图所示的形式。
由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使 耗尽层宽度增加，从而结电容要进一步减小，使频带宽度 变宽。
所不足的是，I层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为 零点几微安至数微安。
目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一硅片上并封 装于一个管壳内的商品出售。
PIN光电二极管光电转换
2.7.3 雪崩光电二极管
IL
1
1 2 2 I p
可见，IL是频率的函数，随着入射光调制频率的增加而减小。 当ω=1/τ时，
这时f = 1/2πτ
IL
1 2
Ip
称为上限截止频率，或称为带宽。
几种国产2CU型硅光电二极管的特性
几种国产2DU型硅光电二极管的特性
2.7.2 PIN管
PIN管是光电二极管中的一种。是在P型半导体和N型半 导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。
4.7 光电二极管
外形
光变化－电流变化 光电转换器
光敏特性
光输入
+
或
U
R 输出
-
（a）
（b）
光电二极管的符号与光电特性的测量电路
（a）符号 （b）光电特性的测量电路
硅光电二极管
光电二极管的伏安特性
无光 暗电流
有光 光电接收二极管
反偏状态 光电流（恒流） 光电流与照度线性关系
国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为2CU和 2DU两种系列。
微变等效电路与频率特性：
光电二极管的等效电路可表达如下：
其中图a为实际电路；
图b为考虑到光电二极管结构、功能后画出的微变等效电路， 其中Ip为光电流，V为理想二极管，Cf为结电容，Rsh为漏电 阻，Rs为体电阻，RL为负载电阻； 图c是从图b简化来的，因为正常运用时，光电二极管要加反 向电压，Rsh很大，Rs很小，所以图b中的V、Rsh、Rs都可以 不计，因而有图c的形式；
为了减小暗电流，设置一个N+-Si的环把受光面（N-Si）包 围起来，并从N+-Si环上引出一条引线（环极），使它接到比前 极电位更高的电位上，为表面漏电子流提供一条不经过负载即 可达到电源的通路。
这样，即可达到减小流过负载的暗电流、减小噪声的目的。 如果使用时环极悬空，除了暗电流、噪声大些外，其它性 能均不受影响。 膜中2也CU含管有子少，量因的为正是离以子N，-Si而为它衬的底静，电虽感然应受不光会面使的NS-iSOi2表防面反产射 生一个和P-Si导电类型相同的导电层，从而也就不可能出现表 面漏电流，所以不需要加环极。
雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩 效应来工作的一种二极管。
这种管子工作电压很高，约100～200V，接近于反向击 穿电压。结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到 极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此， 这种管子有很高的内增益，可达到几百。
雪崩二极管
当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达106，即产生 所谓的自持雪崩。
光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引 出线和基极引出线（有的没有）。
制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型，国产器件称 为3DU系列。 光电晶体管原理性结构如右图
正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发 射结为正偏置，集电结为光电结。
当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入， 同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（＝Ie＝（1 ＋β）Ip），β为电流放大倍数。
SiO2是电介质，这些正离子在SiO2中是不能移动的，但是 它们的静电感应却可以使P-Si表面产生一个感应电子层。
这个电子层与N-Si的导电类型相同，可以使P-Si表面与N－ Si连通起来。
当管子加反偏压时，从前极流出的暗电子流，除了有PN 结的反向漏电子流外，还有通过表面感应电子层产生的漏电 子流，从而使从前极流出的暗电子流增大。
2CU系列以N-Si为衬底， 2DU系列以P-Si为衬底 2CU系列光电二极管只有两个引出线， 而2DU系列光电二极管有三条引出线，除了前极、后极外，
还设了一个环极。 硅光电二极管结构示意图 2DU管加环极的目的是为了减少暗电
流和噪声。
光电二极管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，而SiO2中 又常含有少量的钠、钾、氢等正离子。
与硅光电池的伏安特性曲线图比较，有两点不同。 一是把硅光电池的伏安特性曲线图中Ⅰ、Ⅱ象限里的图线对
于纵轴反转了一下，变为上图(a)。这里是以横轴的正向代表 负电压，这样处理对于以后的电路设计很方便。 二是因为开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者 比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式。
这样，PN结的内电场就基本上全集中于I层中，从而使 PN结双电层的间距加宽，结电容变小。
由式τ = CfRL与f = 1/2πτ知，Cf小，τ则小，频带将变宽。 因此，这种管子最大的特点是频带宽，可达10GHz。另一个 特点是，因为I层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向电 压，线性输出范围宽。
PIN硅光电二极管
这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响 应速度最快的一种光电二极管。
噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。 由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工 作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的 噪声水平，以至无法使用。
2.7.4 光电晶体管
光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。只 是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受 光的控制。