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光電二極管通常使用兩種類型的半導(dǎo)體材料制造:P 型(摻雜正極材料的半導(dǎo)體)和 N 型(摻雜負極材料的半導(dǎo)體)。有時,將 i 型半導(dǎo)體(沒有摻雜劑的半導(dǎo)體)添加到混合物中以創(chuàng)建 PiN 光電二極管。光電二極管的典型封裝。
光敏二極管和光電晶體管都是將光能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體電子器件。因此,由于它們的相似功能,人們可能會混淆這兩種設(shè)備。光電二極管和光電晶體管都感測來自光源的光并產(chǎn)生強度與光強度對應(yīng)的電信號。但是,這兩種設(shè)備在許多方面都大不相同。在本文中,我們將重點介紹光電二極管和光敏晶體管之間的所有顯著差異。讓我們從一些基礎(chǔ)知識開始,以便更容易理解它們之間的區(qū)別。
簡而言之,紅外( IR ) 接收管模塊是一個組件,它從其關(guān)聯(lián)的發(fā)射器接收紅外信號并解釋請求。紅外技術(shù)在許多領(lǐng)域和應(yīng)用中都很普遍。這些紅外信號在近紅外 (NIR) 范圍內(nèi)以 840-960 納米的波長從紅外接收器模塊傳輸。紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會 (IrDA) 制定了紅外線在無線數(shù)據(jù)通信中的使用標準。
紅外( IR ) 發(fā)射器和接收器存在于許多不同的設(shè)備中,但它們最常見于消費電子產(chǎn)品中。這項技術(shù)的工作方式是一個組件以特定模式閃爍紅外線,另一個組件可以接收并轉(zhuǎn)化為指令。這些發(fā)射器和接收器用于遙控器和所有不同類型的設(shè)備,例如電視和DVD播放器。包含該技術(shù)的外圍設(shè)備還可以讓計算機控制各種其他消費電子產(chǎn)品。由于紅外遙控器僅限于視線操作,因此某些產(chǎn)品可用于通過硬連線或射頻(RF) 傳輸來擴展信號。
?有光時,帶能量的光子進入PN結(jié),將能量傳遞給共價鍵上的電子。一些電子脫離共價鍵,產(chǎn)生電子-空穴對,也稱為光生載流子。光生載流子的數(shù)量是有限的,光前的多數(shù)載流子數(shù)量遠大于光生載流子的數(shù)量。因此,光生載流子對載流子數(shù)量的影響很小,但少數(shù)載流子的數(shù)量影響很大。這就是光電二極管在反向電壓而不是正向電壓下工作的原因。因此,在反向電壓下,由光生載流子增加的少數(shù)載流子參與漂移運動。在 P 區(qū),光生電子擴散到 PN 結(jié)。如果 P 區(qū)厚度小于電子擴散長度,則大部分光生電子將通過 P 區(qū)到達 PN 結(jié)。N區(qū)也是如此。
在做運動、學(xué)習(xí)等時,知道心跳率信息是非常有用的。但是,心跳率計算起來可能很復(fù)雜。為了克服這個問題,使用了脈搏傳感器或心跳傳感器。這是一款主要為Arduino 板設(shè)計的即插即用傳感器,可供創(chuàng)客、學(xué)生、開發(fā)人員、藝術(shù)家使用,他們可以將心跳信息應(yīng)用到他們的項目中。該傳感器使用簡單的光脈沖傳感器以及噪聲的放大和消除來制作電路。通過使用該電路,我們可以獲得快速可靠的心跳讀數(shù)。該電路可在 4mA 電流和 5V 電壓下運行,用于移動應(yīng)用。
心率監(jiān)測器 (HRM) 是您佩戴以連續(xù)測量心率的設(shè)備。它們檢測每個心跳并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞直怼⒔∩砜纱┐髟O(shè)備或手機應(yīng)用程序等接收器。數(shù)據(jù)顯示為每分鐘的心跳次數(shù)。使用帶有電極傳感器的胸帶的心率監(jiān)測器被認為與心電圖 (EKG) 一樣準確。這使它們與許多活動監(jiān)視器和智能手表中的可穿戴心率傳感器區(qū)分開來。
光敏二極管是指消耗光能以產(chǎn)生電流的PN結(jié)二極管。我們也將它們稱為光電探測器、光探測器和光電傳感器。它們被設(shè)計為在反向偏置條件下工作。典型的光敏二極管材料是硅、鍺和砷化銦鎵。在本文中,我們將詳細研究光敏二極管的應(yīng)用。
主動紅外傳感器使用紅外源和紅外探測器。它們通過從發(fā)光二極管 (LED) 或激光二極管傳輸能量來工作。LED用于非成像主動紅外探測器,激光二極管用于成像主動紅外探測器。在這種類型的紅外傳感器中,LED 或激光二極管照亮目標,反射能量聚焦到檢測器上。光電管、光電二極管或光電晶體管通常用作檢測器。然后使用各種信號處理算法處理測量數(shù)據(jù)以提取所需信息。
光電二極管可以在沒有任何電壓偏置的情況下工作。APD 設(shè)計為反向偏置,因此本節(jié)將與 PN 和 PIN 光電二極管相關(guān)。如果沒有在結(jié)兩端增加電壓,暗電流可能會非常低(接近于零)。這降低了系統(tǒng)的整體噪聲電流。因此,與使用反向電壓偏置操作相比,無偏置 PN 或 PIN 光電二極管更適合低照度應(yīng)用。(對于弱光應(yīng)用,反向偏置 APD 仍將提供比 PN 或 PIN 光電二極管更高的靈敏度。)無偏置光電二極管也適用于低頻應(yīng)用(高達 350 kHz)。
光敏二極管定義——一種用作光電探測器的半導(dǎo)體二極管。光電二極管的用途是將能量從光子轉(zhuǎn)換成電流。當(dāng)光子的能量被半導(dǎo)體表面吸收時,就會產(chǎn)生電流。在沒有光源參與的情況下,也會產(chǎn)生微不足道的電流。增加光電二極管的吸收面積會增加光的吸收,但也會增加響應(yīng)時間,即產(chǎn)生強度的時間。它的電氣特性取決于照亮它的光輻射。由于其具有透明窗口的特征外殼,很容易在其他半導(dǎo)體二極管中識別出該元件。內(nèi)部光電二極管組件構(gòu)造基于 pn 結(jié)或 pin 結(jié)構(gòu)(pin-在兩個 pn 摻雜半導(dǎo)體晶體之間具有本征或未摻雜層)。
紅外接收頭在我們的電子產(chǎn)品生活中很常見。它們用于許多實時應(yīng)用程序,例如打開和關(guān)閉地鐵站的大門。甚至在我們的手機中也使用它們來在通話期間關(guān)閉顯示屏燈。紅外接收頭是非常流行的傳感器,經(jīng)常用于電子產(chǎn)品的許多應(yīng)用中,例如用于遠程控制系統(tǒng)、運動檢測器、 產(chǎn)品計數(shù)器、 巡線機器人、警報器等。我們已經(jīng)在此處介紹了紅外傳感器的完整工作本文:IR 傳感器模塊電路。紅外傳感器主要由一個紅外 LED 和一個光電二極管組成。
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