本文是有关光电二极管系列的第二部分，即当与环境光，激光信号或相机镜头聚焦的光线相遇时会产生电信号的设备。在第一篇文章中，我们讨论了光和PN连接的性质。现在，我们将回顾光敏PN连接的物理操作。
在该系列的接下来的几部分中，我们将解决：
硅PN连接
当一块N型硅与P型硅接触时，会发生有趣的事情：扩散电流从P侧流到N侧，形成耗尽的区域，然后漂移电流从N侧流向P侧。
扩散电流
孔是P侧的大多数载体，游离电子是N侧的大多数载体。这些载体可能会扩散，即颗粒从较高浓度转移到较低浓度的趋势。从P到N的连接处孔扩散，电子也从n到p扩散。这些电荷载波运动是电流的一种形式。我们称其为扩散电流。
扩散电流被描述为从p侧流向n侧，因为传统电流与正电荷载体的方向流动，即使电路中实际上并不存在正电荷载体。
在这种情况下，孔正在移动，因此我们实际上有正电荷载体，因此，常规电流比不包含二极管或晶体管的电路更科学地连贯。
耗尽区域
我们在n侧有自由电子，p侧有孔。当自由电子散布在交界处时，它们在另一侧会碰到孔。可以这么说，电子“掉入孔”，重组发生在交界处附近。
这导致了P侧连接处附近的总体负电荷区域，因为重组已经消除了以前在P型半导体中平衡结合负电荷的孔。在N型半导体中，另一侧发生了同样的事情，除了在那边，绑定的电荷是正的。
我们之所以称其为耗尽区域，是因为在交界处的任一侧的总正和负电荷的各个部分是由于多数荷载流子的耗竭而导致的，这反过来又是扩散电流和重组的结果。
漂移电流
掺杂并不是半导体中移动电荷载体的唯一来源。热能会导致电子孔对的随机生成，导致少数载体的存在，即P侧的电子和n侧的孔。
如果n侧的一个孔或P侧的一个自由电子进入耗竭区域，则耗尽区域的电场将增强朝向交界处的另一侧运动。这是漂移电流：在电场的影响下，少数族裔载体在交界处移动。它从n一侧流到p一侧。
那么，即使当前的电源和其他组件完全没有连接，当前电流是否会连续流过二极管？当然不是。PN连接自然保持扩散电流和漂移电流之间的平衡。它们以相同的幅度向相反的方向流动，因此净电流为零。
光敏的PN连接
当连接处暴露于光线时，我们将有一个额外的移动电荷载体来源，即传入光子传递的能量。如果光子在耗竭区域内或附近产生电子孔对，则耗尽区域的电场可以将移动电荷载体推向整个路口。
这就是我们所说的光电流：由光诱导的电荷载体运动产生的电流。
光电流是反向电流。像漂移电流一样，它从n侧流向p一侧，并注意到它在耗尽区域的电场的影响下如何越过交界处，就像漂移电流一样。当我们讨论黑暗电流时，我们将在本引言后面返回漂移电流。
光二极管中的耗竭区域
如上所述，仅在耗尽区域或附近，光生成的电子孔对才会有助于光电流。这表明我们可以通过增加耗竭区域的宽度来使光电二极管更加敏感：随着较宽的耗竭区域，相同的入射光强度将产生更多的光电流，因为更多的光生成荷载体在范围内范围内。电场将它们推到交界处。
耗竭区域影响光电二极管操作的另一种方式。耗竭区域的作用类似于二极管内的电容器，在光电二极管中，该电容限制了该设备响应照明迅速变化的能力。
因此，耗竭区域与基于光电二极管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。
回顾
PN连接中的扩散电流沿向前方向流动，并产生耗竭区域。该消耗区域中的电场允许在反向方向流动的均衡电流，称为漂移电流。漂移电流和耗竭区域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，我们将看看光电二极管操作的光伏和光电传入模式。
