日期：2025-03-20
大功率紅外led還具有高頻響應(yīng)。與 PN 結(jié)相比，大功率紅外led的主要優(yōu)勢(shì)在于由于耗盡區(qū)增大而具有較高的響應(yīng)速度。雪崩光電二極管雪崩光電二極管 (APD) 使用碰撞電離(雪崩效應(yīng))在材料中產(chǎn)生內(nèi)部增益。APD 需要高反向偏置操作(接近反向擊穿電壓)。每個(gè)光生載流子都會(huì)產(chǎn)生更多對(duì)，因此會(huì)通過(guò)雪崩擊穿倍增。這會(huì)在光電二極管內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)部增益，從而增加有效響應(yīng)度(每個(gè)光子產(chǎn)生的電流更大)。圖 3顯示了 APD 的橫截面。典型的光譜響應(yīng)范圍約為 300 – 1100 nm。APD 中的電流噪聲高于 PIN 光電二極管，但信號(hào)增益增加得更大，使得 APD 中的信噪比更高。APD 通常具有更高的響應(yīng)速度，并且能夠檢測(cè)或測(cè)量較低水平的光。
大功率紅外led一、操作模式
“光伏”模式無(wú)偏光電二極管可以在沒有任何電壓偏置的情況下運(yùn)行。APD 設(shè)計(jì)為反向偏置，因此本節(jié)將與 PN 和 PIN 光電二極管相關(guān)。如果在結(jié)上不添加電壓，暗電流可以非常低(接近于零)。這降低了系統(tǒng)的總噪聲電流。因此，與使用反向電壓偏置的操作相比，無(wú)偏置 PN 或 PIN 光電二極管更適合低光照水平應(yīng)用。(對(duì)于低光照應(yīng)用，反向偏置 APD 仍將提供比 PN 或 PIN 大功率紅外led更高的靈敏度。)無(wú)偏置光電二極管也可以很好地用于低頻應(yīng)用(高達(dá) 350 kHz)。圖 4 中可以看到正向偏置模式(綠色)和反向偏置模式(藍(lán)色)之間的無(wú)偏置模式(其中 V = 0)。該圖顯示無(wú)偏置時(shí)暗電流非常小(如果有的話)，這可以通過(guò) V=0 時(shí) IV 曲線交叉點(diǎn)處的電流不足看出。當(dāng)光電二極管被照射時(shí)，耗盡區(qū)中的電場(chǎng)會(huì)增加。這會(huì)產(chǎn)生光電流，光電流會(huì)隨著光子通量的增加而增加。這在太陽(yáng)能電池中最為常見，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓是在兩個(gè)端子之間測(cè)量的。與偏置模式相比，光伏模式的光電流響應(yīng)度隨溫度的變化較小。無(wú)偏置光電二極管的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢。如果系統(tǒng)沒有偏置，光電二極管的電容將達(dá)到最大值，從而導(dǎo)致速度較慢。
大功率紅外led二、端性
大功率紅外led有兩個(gè)端子，一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極。它具有低正向電阻(陽(yáng)極正極)和高反向電阻(陽(yáng)極負(fù)極)。本目錄中描述的大多數(shù)光電二極管的正常偏置操作要求對(duì)器件的有源區(qū)(即陽(yáng)極)施加負(fù)偏置，或?qū)ζ骷谋趁?即陰極)施加正偏置。在光伏和零偏壓模式下，產(chǎn)生的電流或電壓為二極管正向。因此，產(chǎn)生的極性與偏壓模式所需的極性相反。
大功率紅外led三、響應(yīng)度
靈敏度的測(cè)量單位是入射到光電二極管上的輻射能量(以瓦特為單位)與光電流輸出(以安培為單位)之比。它以絕對(duì)響應(yīng)度(以安培/瓦特為單位)表示。請(qǐng)注意，輻射能量通常以瓦特/平方厘米表示，光電二極管電流以安培/平方厘米表示。平方厘米項(xiàng)取消后，我們得到的是安培/瓦特 (A/W)。下面給出了一條典型的響應(yīng)度曲線，其中顯示了 A/W 與波長(zhǎng)的關(guān)系。
大功率紅外led四、光譜響應(yīng)
待檢測(cè)輻射的波長(zhǎng)是一個(gè)重要參數(shù)。從圖中可以看出，硅對(duì)波長(zhǎng)超過(guò) 1100 nm 的輻射是透明的。因此，它不適合用于明顯長(zhǎng)于此的波長(zhǎng)。相反，硅的前 100 nm 厚度會(huì)吸收紫外線。即使是最仔細(xì)的表面處理也會(huì)留下一些表面損傷，從而降低此波長(zhǎng)的收集效率。表面涂層進(jìn)一步影響設(shè)備的光譜響應(yīng)。應(yīng)用抗反射涂層以增強(qiáng)所需波長(zhǎng)的響應(yīng)(高達(dá) 25%)是正常的。這些涂層可能會(huì)降低它們反射的其他波長(zhǎng)的效率。封裝窗口進(jìn)一步修改了光譜響應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)玻璃窗口吸收短于 300 nm 的波長(zhǎng)。對(duì)于紫外線檢測(cè)，需要熔融石英或紫外線透射玻璃窗口。還提供各種濾光窗來(lái)定制適合應(yīng)用的光譜響應(yīng)。一種特別有趣的特定濾光片可以修改正常的硅響應(yīng)以接近人眼的光譜響應(yīng)。
大功率紅外led五、發(fā)射模式運(yùn)行
另一方面，紅外傳感器也以兩種主要：直接發(fā)射和間接發(fā)射。在直接發(fā)射中，紅外 LED 直接位于光電二極管前方，沒有障礙物，可以直接檢測(cè)信號(hào)。此模式適用于近距離檢測(cè)，例如接近傳感器。在間接發(fā)射中，紅外 LED 和光電二極管并排，傳感器前面有一個(gè)不透明物體。紅外 LED 發(fā)射的光線照射到不透明表面并反射回光電二極管。這種設(shè)置增加了檢測(cè)范圍和靈活性，非常適合長(zhǎng)距離檢測(cè)或無(wú)法直接視線的環(huán)境。導(dǎo)航中的遙控器和避障系統(tǒng)受益于這種模式。選擇正確的發(fā)射類型取決于特定的應(yīng)用要求和環(huán)境條件，以確保最佳檢測(cè)和性能。
大功率紅外led六、紅外成像設(shè)備
紅外成像設(shè)備是紅外波的突出應(yīng)用，利用了其不可見的特性。這些設(shè)備廣泛應(yīng)用于熱像儀、夜視設(shè)備和類似應(yīng)用。例如，水、巖石、土壤、植被、人體組織和大氣等各種物質(zhì)都會(huì)發(fā)出紅外輻射。熱紅外探測(cè)器可捕獲紅外范圍內(nèi)的這些輻射，從而生成物體或區(qū)域的空間溫度圖。熱成像儀通常采用 Sb(銻化銦)、Gd Hg(摻汞鍺)和 Hg Cd Te(碲化汞鎘)等傳感器。使用液氦或液氮將電子探測(cè)器冷卻到低溫，以確保記錄的輻射能來(lái)自地形而不是掃描儀的內(nèi)部環(huán)境溫度。紅外接收管的第一極與第一直流電源連接，紅外接收管的第二極通過(guò)第二電阻接地;濾波電路，與紅外接收管的第二極連接，用于濾除輸入的脈沖信號(hào)中的直流信號(hào);電壓比較電路分別與濾波電路、紅外探測(cè)裝置的信號(hào)輸出端連接，用于當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)的幅度達(dá)到設(shè)定的幅度閾值時(shí)，輸出相同頻率的脈沖信號(hào)。
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