一、熱平衡下的p—n結

光伏探測器工作原理是：pn結中電子向P區，空穴向n區擴散，使p區帶負電，n區帶正電，形成由不能移動離子組成的空間電荷區（耗盡區），同時出現由耗盡層引起的內建電場，使少子漂移，并阻止電子和空穴繼續擴散，達到平衡。在熱平衡下，由于pn結中漂移電流等于擴散電流，凈電流為零。如果有外加電壓時結內平衡被破壞，這時流過pn結的電流方程為：

ID：流過PN結的電流

I0：PN結的反向飽和電流（暗電流）

V：加在PN結上的正向電壓

二、光照下的p—n結

1、p-n結光電效應

當光照射p-n結時，只要入射光子能量大于材料禁帶寬度，就會在結區產生電子——空穴對。這些非平衡載流子在內建電場的作用下運動；在開路狀態，最后在n區邊界積累光生電子，p區積累光生空穴，產生了一個與內建電場方向相反的光生電場，即p區和n區之間產生了光生電壓Voc。

2、三種工作模式

（1）零偏置的光伏工作模式

若p-n結電路接負載電阻RL，如圖，有光照射時，則在p-n結內出現兩種相反的電流：

光激發產生的電子——空穴對，在內建電場作用下形成的光生電流Ip，它與光照有關，其方向與p-n結反向飽和電流I0相同；

光生電流流過負載產生電壓降，相當于在p-n結施加正向偏置電壓，從而產生電流ID。

流過負載的總電流是兩者之差：

（2）反向偏置的光電導工作模式

無光照時電阻很大，電流很小；有光照時，電阻變小，電流變大，而且流過它的光電流隨照度變化而變化。類似光電導器件。

（3）正向偏置的工作模式

呈單向導電性，和普通二極管一樣，光電效應無法體現。

無光照時，伏安特性曲線與一般二極管的伏安特性曲線相同；受光照后，產生光電流，方向與I0相同，因此曲線將沿電流軸向下平移，平移的幅度與光照度的變化成正比。

第一象限：正向偏置工作模式，光電流不起作用，這一區域工作沒有意義。

第三象限：反向偏置光電導工作模式，

第四象限：零偏壓光伏工作模式。