光伏探測器件以光伏模式工作的光敏器件輸出信號中不含暗電流,僅受二極管本身噪聲的限制,對微弱信號探測特別有利。淺結或大面積二極管是一種容易引入暗電流的結構形式,因此多采用光伏探測模式。VOC和短路電流ISC是以光伏模式工作的光電器件的兩個重要參數,它們與器件的串聯電阻RS和并聯電阻RSh密切相關。
光照條件下光伏探測器等效電路中PN結等效為一個家用梯子輸出電流為IL的恒流源與一個理想二極管的并聯,二極管流過的正向電流即為漏電流ID,等效電路對應的I-V方程為:I=IL-I0-V+IRSRSh(1),其中V+IRS為PN結的正向壓降,I0為反向飽和電流。由式(1)可以求出ISC:ISC=IL-I0-ISCRSRSh(2)。一般,在RS(<18)很小RSh(>1048)很大的情況下,ISC≈IL。同樣可以得到VOC:VOC=kTqln(3),可見,VOC的大小與I0、ISC、RSh的大小有關。
在實驗樣品中,VOC異常現象集中在硅紫外光伏探測器(UV-110)中,基本參數:n型(111)硅襯底材料電阻率約為80~1208cm;淡硼擴散表面濃度約1017~1018cm-3;結深小于1Lm;有效光敏面積1cm2;光譜響應范圍200~1100nm。
UV-110的工藝流程與普通光敏二極管相同,但為了提高器件在紫外區的性能,嚴格控制了結深(<1Lm)和淡硼擴散濃度,同時采用了表面鈍化等技術。在結構上增加了淡硼p區周圍的濃硼環(p+),以加強對PN結的保護,并方便與鋁電極形成良好的歐姆接觸。根據使用要求,將襯底電極由器件表面引出,為此在濃硼環外側的襯底材料表面通過磷處理形成高摻雜的n+區,并通過鋁來形成歐姆接觸電極。這一點是UV-110和其它大多數光敏二極管在結構上的不同之處。