什么是光？
　　如果您研究过量子力学，您就会知道这个问题并不像看起来那么简单。幸运的是，我们不需要解开宇宙的奥秘就能成功地将光电二极管集成到我们的电子系统中。然而，我们确实需要对光有基本的科学理解。
　　电磁辐射和波长
　　电磁辐射 (EMR) 以波的形式传播，并且由称为光子的无质量粒子组成。我们根据电磁波的波长对电磁波进行分类。光就是特定波长范围内的电磁辐射。
　　如果我们对“光”这个词采取严格的解释，我们只会将这个词与光波长（即人眼敏感的光的波长）联系起来。光波长从400 nm延伸到700 nm，不同的波长对应不同的颜色。

　　正如您在图中所看到的，颜色从紫色（波长短）开始，然后通过彩虹向红色（波长长）移动。

　　光波长
　　我们还可以将“光”一词应用于接近光学范围但实际上不在光学范围内的电磁辐射。红外光的波长从 700 nm 延伸到 1 mm，紫外光的波长从 400 nm 延伸到 10 nm。当“光”被解释为更广泛的含义时，我们可以使用术语“可见光”来区分光学 EMR 与红外线和紫外线。
　　电磁辐射和光子
　　电气工程师经常强调光的量子性质，因为光子在光与电子电路之间的相互作用中发挥着重要作用。光子传递能量，与单个光子相关的能量由波长决定。
　　频率较高（或波长较短）的 EMR 具有较高能量的光子，频率较低（或波长较长）的 EMR 具有较低能量的光子。
　　pn 结和二极管
　　获取一些半导体级硅（真正纯净的东西）。在其一部分掺杂五价元素，制成n型硅，在其相邻部分掺杂三价元素，制成p型硅。你有一个 pn 结——后现代文明的支柱之一。
　　当硅 pn 结封装并用于电路中时，我们将其称为二极管（如果您想更，则称为硅结二极管）。当我们实现普通二极管时，我们通常会考虑正向偏置操作：当其正向偏置电压小于约 0.6 V 时，二极管会阻止电流，而当其正向偏置电压大于 0.6 V 时，它会自由传导电流。 0.6 V。（这是一个主要的简化，但很有用。要进行更深入的讨论，请考虑阅读我的关于正向导通二极管电路的简化电路分析技术的文章。）然而，对于光电二极管，我们对零偏置操作或反向偏置操作感兴趣。光电二极管的实现原理至关重要，因此在结束之前让我们再多讨论一下。
　　作为光学探测器的 pn 结
　　光电二极管的目的是产生与可见光、红外光或紫外光强度成比例的电流。由光电二极管测量的光强度的技术术语是照度。

　　光电二极管具有透明封装，允许光线到达 pn 结，并且在正确设计的光电二极管电路中，入射光将产生流经光电二极管的电流量的变化。

　　pn 结作为光学探测器
　　如果我们将光电二极管正向偏置到导通点，我们就不再拥有光学探测器。当入射光子传输的能量显着影响总二极管电流时，就会发生检测。无论入射光如何，电流都会自由流过正向导通二极管。因此，光电二极管电路被设计为使得光电二极管具有零偏压或反向偏压。
　　以零偏压实现的光电二极管在光伏模式下工作，而以反向偏压实现的光电二极管在光电导模式下工作。本简介稍后将详细探讨这两种模式。
　　测量光、红外辐射和紫外辐射
　　光电二极管是可用于测量可见光、红外辐射或紫外辐射的半导体器件。硅光电二极管与典型的硅整流二极管没有本质区别，但光电二极管利用了 pn 结的零偏置或反向偏置特性。