鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意104 年第 12 題單選題
有關於光檢測用之光二極體,下列描述何者錯誤?
A光二極體工作於順向偏壓區正確答案
B不同材料之光二極體對光有不同之頻譜響應
C不同材料之光二極體產生光激載子的數量與入射光強度成正比
D光二極體之逆向電流和光強度成正比
A正確答案
光二極體(Photodiode)工作於逆向偏壓區,利用光照產生載子使逆向電流隨光強度變化。
為什麼答案是 A
錯誤!光檢測用光二極體工作於『逆向偏壓』區,此時逆向電流微小,光照產生的光電流變化才明顯,利於檢測。順向偏壓是 LED(發光用)的工作模式。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 光二極體(Photodiode)工作於逆向偏壓區,利用光照產生載子使逆向電流隨光強度變化。
記住:光二極體=逆偏;發光二極體(LED)=順偏。看到『順向偏壓』配『光檢測』就是陷阱!
逐選項分析
A✓ 正確
錯誤!光檢測用光二極體工作於『逆向偏壓』區,此時逆向電流微小,光照產生的光電流變化才明顯,利於檢測。順向偏壓是 LED(發光用)的工作模式。
B✕
正確。不同半導體材料(Si、Ge、InGaAs)能隙不同,對應可吸收的光波長不同,因此頻譜響應各異。例如 Si 對可見光敏感,InGaAs 對紅外光敏感。
C✕
正確。入射光子激發電子電洞對,光越強→光子越多→產生的光激載子(photo-generated carriers)越多,兩者成線性正比關係。
D✕
正確。逆偏下光二極體的逆向電流 = 暗電流 + 光電流,其中光電流與入射光強度成正比,這正是光檢測的原理基礎。
二極體應用與偏壓對照
| 元件 | 偏壓方向 | 功能 | 關鍵特性 |
|---|
| 光二極體(Photodiode) | 逆向偏壓 | 光→電 檢測 | 逆向電流∝光強度 |
| 發光二極體(LED) | 順向偏壓 | 電→光 發光 | 順向電流激發發光 |
| 太陽能電池 | 零偏/逆偏 | 光→電 供能 | 開路電壓產生 |
| 雷射二極體 | 順向偏壓(大電流) | 受激發光 | 同調性光源 |
出題者把『發光二極體(LED)的順向偏壓』偷換到『光二極體(Photodiode)』身上。一般直覺以為二極體都是順偏導通,但光檢測恰恰相反——要用逆偏讓暗電流極小,光電流的變化才能被清楚量測出來。