日期：2024-05-30
光敏二極管又稱光伏二極管，是一種光檢測(cè)器，根據(jù)使用方式不同，可將光轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)。其核心常采用具有光敏特性的 PN 結(jié)，這種結(jié)對(duì)光的變化非常敏感，具有單向?qū)щ娦?，?dāng)光強(qiáng)度變化時(shí)，其電特性也會(huì)發(fā)生變化，因此可以利用光的強(qiáng)度來改變電路中的電流。光電二極管是一種能將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的半導(dǎo)體器件，二極管的核心部分也是PN結(jié)。它和一般的二極管相比，結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于，PN結(jié)面積做得盡可能大，以利于接收入射光，電極面積保持盡可能小并且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。光敏二極管工作在反向電壓下，當(dāng)沒有光照時(shí)，反向電流很小(一般小于0.1微安)，稱為暗電流。
光敏二極管一、光電流
當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)，把能量傳遞給共價(jià)鍵上束縛的電子，使部分電子脫離共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生稱為光生載流子的電子空穴對(duì)。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⑴c漂移運(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯增大，光照強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種性質(zhì)叫“光電導(dǎo)性”。光電二極管在正常光照下產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上一個(gè)負(fù)載，就會(huì)從負(fù)載上得到一個(gè)電信號(hào)，這個(gè)信號(hào)隨著光照而變化。
光敏二極管二、有哪些特性
光敏二極管有五種特性：光譜特性、伏安特性、光特性、溫度特性和頻率響應(yīng)特性。光電二極管與普通二極管類似，都能對(duì)電流進(jìn)行放大，不同之處在于它的集電極電流除受基極電路和電流控制外，還受光輻射的控制。一般情況下，基極不引出，但在某些情況下，也有引出基極的，引出的基極起溫度補(bǔ)償和附加控制的作用。當(dāng)具有光敏特性的PN結(jié)受到光輻射時(shí)，就會(huì)形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流從基極進(jìn)入發(fā)射極，進(jìn)而在集電極電路中給出放大的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏二極管，其光譜特性有所不同。
光敏二極管三、如何工作?
光敏二極管是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，其核心也是一個(gè)PN結(jié)，其結(jié)構(gòu)與一般二極管不同之處在于，PN結(jié)面積盡量大，以利于入射光的接收，電極面積盡量小，PN結(jié)結(jié)深很淺，一般小于1μm。光電二極管在反向電壓下工作，無光照時(shí)反向電流很小(一般小于0.1微安)，稱為暗電流。有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)，將能量傳遞給共價(jià)鍵上束縛的電子，使部分電子脫離共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，稱為光生載流子。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⑴c漂移運(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯增大，光照強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種性質(zhì)叫“光電導(dǎo)性”。光電二極管在正常光照下產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載，就從負(fù)載上得到一個(gè)電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)隨著光照而變化。光電二極管是電子電路中廣泛使用的感光器件。光電二極管和普通二極管一樣都有一個(gè)PN結(jié)，不同的是光敏二極管的外殼上有一個(gè)透明窗口，用于接收光照射進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在電路圖中的文字符號(hào)通常為VD。
光敏二極管四、有哪些應(yīng)用?
PN 結(jié)光電二極管的用途與光敏電阻、光電耦合器和光電倍增管等設(shè)備中的其他類型光電探測(cè)器相同。它們可以根據(jù)接收到的光照輸出模擬電信號(hào)(例如在測(cè)量?jī)x器中)，或在數(shù)字電路中在不同狀態(tài)之間切換(例如控制開關(guān)、數(shù)字信號(hào)處理)。光電二極管還用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，例如 CD 播放器、煙霧探測(cè)器以及用于控制電視和空調(diào)的紅外遙控設(shè)備。對(duì)于許多應(yīng)用，可以使用光電二極管或其他光電導(dǎo)材料。它們都可用于測(cè)量光，并且經(jīng)常用于相機(jī)的光度計(jì)、路燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)等。
光敏二極管五、線性度
所有類型的光傳感器均可用于檢測(cè)突發(fā)光或檢測(cè)同一電路系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)光。光敏二極管通常與發(fā)光裝置(通常是發(fā)光二極管)組合以形成通常稱為光耦合元件的模塊。這樣就可以通過分析接收到的光來分析外部機(jī)械部件(例如光斬波器)的運(yùn)動(dòng)。光電二極管的另一個(gè)作用是充當(dāng)模擬電路和數(shù)字電路之間的中介，以便可以使用光信號(hào)將兩個(gè)部分耦合，從而提高電路的安全性。在科學(xué)研究和工業(yè)中，光敏二極管通常用于精確測(cè)量光強(qiáng)度，因?yàn)樗鼈儽绕渌怆妼?dǎo)材料具有更好的線性度。光敏二極管還廣泛用于醫(yī)療應(yīng)用，例如 X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描和脈搏檢測(cè)器。PIN 結(jié)光電二極管通常不用于測(cè)量極低的光強(qiáng)度。如果在低光條件下需要高靈敏度探測(cè)器，雪崩光電二極管、光電耦合元件或光電倍增管會(huì)很有用，例如在天文學(xué)、光譜學(xué)、夜視設(shè)備、激光測(cè)距儀和其他應(yīng)用中。
光敏二極管六、不同的功能
光敏電阻是利用半導(dǎo)體材料與其他材料結(jié)合實(shí)現(xiàn)電阻變化功能的電阻器，而光電二極管是利用半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能的二極管。材質(zhì)不同：雖然有時(shí)兩者采用相同的材料如硅、砷化鎵，但光敏電阻的材料范圍比光電二極管更廣。不同的參數(shù)
光敏電阻的標(biāo)稱阻值、使用環(huán)境溫度(最高工作溫度)、測(cè)量功率、額定功率、標(biāo)稱電壓(最高工作電壓)、工作電流、溫度系數(shù)、材料常數(shù)、時(shí)間常數(shù)等，光電二極管的標(biāo)稱工作電壓、暗電流、光電流、光電靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、結(jié)電容、正向壓降等。結(jié)構(gòu)不同：光敏電阻，只需要兩個(gè)電極就行了，而光敏二極管，兩個(gè)電極之間要求形成一個(gè)PN結(jié)，為了增大導(dǎo)通電流，其中一個(gè)電極的面積都設(shè)計(jì)得很大，另一個(gè)比較小。
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