研究硅光电池在平视显示器中的应用

　　摘要：当前在平视显示器中开始广泛应用硅光电池。此次研究主要是探讨分析硅光电池在平视显示器中的应用。首先分析了光伏探测器特点及其工作区特点，按照上述特点对平视显示器光补偿电路进行优化设计，全面提升电池应用效果。

　　关键词：硅光电池 平视显示器 应用分析

　　在现代航空器中平视显示器属于显示系统，可以确保飞行员利用玻璃屏幕获取飞行信息。然而由于飞机面向太阳进行飞行时，会由于外部光线强弱变化导致飞行员无法清晰观察到平视显示器。为了消除此种问题，需要应用光电检测方法。外部光线处于正常状态时，飞行员可以清晰观察到平视显示器。若存在外部光线干扰时，可以补偿平视显示器画面光感，避免对飞行员飞行安全性造成影响。光电探测主要是将光辐射能量使用光敏元件转变为能够测量的物理量，例如电流和电压等。因此，光电探测器主要是将光信号转化为电信号元件器。由于在光电探测器中光电池比较特殊，类型繁多，其中硅光电池已经被广泛应用到实践操作中。相比于普通显示器来说，平视显示器极易受到外部光线影响，背景画面会受到地面环境影响。因此在复杂环境下，平视显示器显示可读性设计和评价问题已经成为了未来研究方向。本文通过分析硅光电池在平视显示器中的应用，希望能够有效处理飞行员视线干扰问题。

　　一、硅光电池工作原理分析

　　在光照作用下，物质吸收光子能量，激发自由电子的现象就被称为内光电效应，此种效应主要包含光伏效應和光电导效应。其中前者主要是在一定波长光照射于非均匀半导体。基于内建电场作用，半导体内部会产生光电压。硅光电池主要是通过光伏效应将光能转化为电能。此种器件具备较高的转换效率，使用安全性高，且不会造成环境污染问题，因此被广泛应用到计量检测，光电技术，自动化控制和光能应用等领域。

　　(一)光伏探测器伏安特点分析

　　光伏探测器主要是通过PN结光伏效应制作的探测器，因此光伏探测器的伏安常用公式如下：

　　在上式中，I表示探测器电力。表示反向饱和电流。e表示电子电荷，u表示探测器电压，表示玻尔兹曼常数，T表示器件温度。

　　(二)硅光电池工作特性

　　在光伏探测器中，硅光电池是外偏电压在零时的工作模式。硅光电池处于第四象限。通过负载电阻RL上的电压能够展现出输出功率。详情见图1：

　　从图1能够看出，最佳负载线将硅光电池线性工作区域划分为光电压区域和光电流区域。对于光电流区域来说，随着光照强度的变化，硅光电池给予负载光电流信号也在持续变化。光照功率与光电流呈正比关系。在光电压区域范围内，随着光照强度的变化，硅光电池输出提供给负载的电压信号也会出现相应变化情况，此时光照强度与光电压为正比关系。

　　如果在运行期间需要将光电流信号进行放大处理，则必须应用电流放大器。此时光信号越小，输出电流就会越大。在此种输出模式下，必须持续减小负载电阻率。如果需要将电压信号进行放大处理，则必须应用电压放大器。此时光电池输出电压会随着负载电阻的增大而升高。为了全面满足输出线性度，需要适当降低负载电阻阻值，或者将负载电阻数值选择在0.8R。

　　二、设计硅光电池

　　在实际应用平视显示器时，外部光线变化比较明显，有时会处于黑暗光线，有时候会处于太阳光线正对面。当对比度比较小时，将导致飞行员无法清晰观察到HuD画面。因此为了降低外部光线干扰导致HuD画面，需要通过硅光电池线性工作区域光电压放大特点。对平视显示器光补偿电路进行优化设计。对于光线检测检测来说，若外部光线强度比较大时，将会相应增强硅光电池输出电压，因此两者之间存在良好的线性关系。因硅光电池开路电压最大不会超过0.6V，因此在设计平视显示器时应当确保光补偿电路如图2所示：

　　在对放大器输出端电压进行计算时可以发现，硅光电池中光电压与放大器输出端电压之间存在良好的线性关系，通过运算放大器反馈电阻能够确定线性系数。将硅光电池与平视显示器进行连接时，能够对电路亮度进行调节。当飞行员所面对的光线处于正常光照值或者处于比较黑暗的光照值时，硅光电池不会输出电压：如果飞行员所面对的光线处于较强光照值时，此时硅光电池就会输出电压，并且会相应增加平视显示器亮度调节电路的输出电压，提升平视显示器画面亮度，此时就会对内部光感灵敏度进行调节。

　　三、结束语

　　综上所述，硅光电池属于性能优良的光电检测器件，具备良好的线性度和低成本。因此可以被广泛应用到各行业领域。因此在平视显示器中应用硅光电池时，首先需要了解硅光电池的工作特点及其原理，这样能够充分发挥出硅光电池的作用，为航空业提供优质服务。

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文章名称： 研究硅光电池在平视显示器中的应用

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