半导体光伏型探测器件（PV器件）也称为结型器件，它是少数载流子导电的光生伏特效应器件，如光电池、光电二极管（或光敏二极管）与光电三极管（或光敏三极管）等。显然，它们与多数载流子导电的光电导型器件（PC器件）有很大差别，如响应速度快、线性好、暗电流小、噪声低、受温度影响小等是光电导型器件无法比拟的。两者的具体区别主要体现在如下6个方面。

     （1）产生光电变换的部位不同。光敏电阻不管哪一部分受光，其受光部分的电导率就增大,是一种多数载流子的光电导效应；而结型器件，只有照射到PN结区或结区附近的光才能产生非平衡载流子，是一种少数载流子的光生伏特效应。光在其他部位产生的非平衡载流子，大部分在扩散中被复合掉，只有少部分通过结区，但又被结电场所分离，因此对光电流基本上没有贡献。 

       (2)器件连接不同。光敏电阻没有极性，因而使用方便，可任意外加电压；而结型光电器件则有确定的正负极性，不能接错，但光电池可在没有外加电压下也可把光信号转换成电信号。

       (3)响应时间与频率特性不同。光敏电阻的光电导效应主要依赖于载流子的产生与复合运动，时间常数较大，频率响应较差；而结型器件的电场主要加在结区，其光电效应主要依赖于结区的非平衡载流子的运动，弛豫过程的时间常数相应较小，因此响应速度较快。

       (4)工作电流与灵敏度不同。光敏电阻有灵敏度高、工作电流大(达数mA)的特点；而结型器件一般较小，但光电三极管、雪崩光电二极管等有较大的内增益作用，因此灵敏度也较高，也可以通过较大的电流。

       (5)光谱响应与光电线性不同。光敏电阻有对微弱辐射的探测能力与光谱响应宽的特点。因为光敏电阻的光电特性不像光伏器件线性好而为非线性，但在很低照度下呈线性，且灵敏度高，因而有对微弱辐射的探测能力；并且光敏电阻的光谱响应比光伏器件宽，尤其在红外波段,如PbS光敏电阻的光谱响应范围为400-2800nm,因而常用于火点探测与火灾预/报警系统。

       (6)应用场合不同。CdS光敏电阻的感光特性与人眼最接近，适于作照相机曝光表与空气烟尘检测器等可见光装置；光敏二极与三极管的最佳响应特性在近红外区，适于红外遥控、红外光束阻断报警器等装置。

       光电池是一种最简单的光伏型器件，目前应用较多的有硒光电池、硅光电池、薄膜光电池、紫光电池和异质结光电池。硒光电池因光谱特性与人眼视觉很相近，频谱较宽，故多用于曝光表及照度计；硅光电池与其他半导体光电池相比，是目前转换效率最高的(已过17%)；薄膜光电池是把硫化镉等材料制成薄膜结构，以减轻质量、简化阵列结构，提高抗辐射能力和降低成本；紫光电池是把硅光电池的PN结减薄至结深为0.2?0.3μm,光谱响应峰值移到600nm左右，来提高短波响应，以适应外层空间使用：异质结光电池入射光几乎全透过宽带材料一侧,而在结区窄禁带材料中被吸收产生电子-空穴对，以提高入射光的收集效率，获得高于同质结硅光电池的转换效率，理论上最大可达30%。

图3-17   硅光电池结构示意图

       光电池的原理是基于一个PN结的光生伏特效应，一般做成面积较大的薄片状，来接收更多的入射光。图3-17是硅光电池结构示意图，它是用单晶硅组成的。国产同质结硅光电池因衬底材料导电类型不同而分成2CR型与2DR型两类。2CR型硅光电池，是在一块以N型硅作衬底的硅片上，扩散P型杂质(如硼)，形成一个扩散P*N结，P型杂质为受光面;2DR型硅光电池，是在一块以P型硅作衬底的硅片上，扩散N型杂质(如磷)，形成一个扩散N+P结。一般，用做光电探测器的多为P+N型，即2CR型。N+P型硅光电池具有较强的抗辐射能力，适合空间应用，作为航天的太阳能电池，即2DR型。 

       (1)输出特性。PN结光电池伏安特性曲线在无光照时与普通半导体二极管相同，有光照时沿电流轴方向平移。平移幅度与光照度成正比，如图3-18所示。曲线与电压轴的交点称为开路电压U°c,与电流轴的交点称为短路电流图3-19是光电池的等效电路。

图3-18    光电池伏安特性曲线               图3-19   光电池等效电路

     其伏安特性曲线方程为