日期：2022-12-02
一種特殊類型的 PN 結(jié)器件在暴露于光時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，稱為光敏二極管。它也被稱為光電探測(cè)器或光電傳感器。它以反向偏置模式運(yùn)行并將光能轉(zhuǎn)換為電能。下圖顯示了光電二極管的符號(hào)表示。它的工作原理是光電效應(yīng)。光電二極管的工作原理是，當(dāng)這個(gè)兩端半導(dǎo)體器件的結(jié)被照亮?xí)r，電流開始流過它。當(dāng)施加一定的反向電位時(shí)，只有少數(shù)電流流過器件。光電二極管的構(gòu)造：下圖顯示了光電二極管的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)：器件的 PN 結(jié)放置在玻璃材料內(nèi)部。這樣做是為了讓光能通過它。由于只有結(jié)暴露在輻射下，因此，玻璃材料的其他部分被涂成黑色或金屬化。整個(gè)單元的尺寸非常小，接近2.5 毫米。值得注意的是，流經(jīng)器件的電流以微安為單位，通過電流表測(cè)量。
光敏二極管一、工作模式
光電二極管基本上以兩種模式工作：光伏模式：它也被稱為零偏壓模式，因?yàn)闆]有為設(shè)備提供外部反向電位。然而，當(dāng)器件暴露在光下時(shí)，少數(shù)載流子會(huì)發(fā)生流動(dòng)。光電導(dǎo)模式：當(dāng)向設(shè)備施加一定的反向電位時(shí)，它就表現(xiàn)為光電導(dǎo)設(shè)備。在這里，隨著反向電壓的相應(yīng)變化，耗盡寬度增加?，F(xiàn)在讓我們了解光電二極管的詳細(xì)電路布置和工作原理。
光敏二極管二、流過器件
在光敏二極管中，一個(gè)非常小的反向電流流過器件，稱為暗電流。之所以這樣稱呼，是因?yàn)樵撾娏魍耆巧贁?shù)載流子流動(dòng)的結(jié)果，因此在器件未暴露于輻射時(shí)會(huì)流動(dòng)。p側(cè)存在的電子和n側(cè)存在的空穴是少數(shù)載流子。當(dāng)施加一定的反向偏置電壓時(shí)，少數(shù)載流子，來自n側(cè)的空穴受到電池正電位的排斥力。類似地，存在于 p 側(cè)的電子會(huì)受到電池負(fù)電位的排斥。由于這種運(yùn)動(dòng)，電子和空穴在結(jié)處復(fù)合，從而在結(jié)處產(chǎn)生耗盡區(qū)。
光敏二極管三、暗電流設(shè)備
由于這種運(yùn)動(dòng)，一個(gè)非常小的反向電流流過稱為暗電流的設(shè)備。電子和空穴在結(jié)處的結(jié)合在耗盡處產(chǎn)生中性原子。因此，任何進(jìn)一步的電流流動(dòng)都會(huì)受到限制。現(xiàn)在，設(shè)備的連接處被光照亮。當(dāng)光落在結(jié)的表面上時(shí)，結(jié)的溫度就會(huì)升高。這導(dǎo)致電子和空穴彼此分離。在兩者分離時(shí)，來自n側(cè)的電子被吸引到電池的正電位。類似地，存在于 p 側(cè)的空穴會(huì)被電池的負(fù)電位吸引。然后，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)通過器件產(chǎn)生高反向電流。隨著光強(qiáng)度的增加，產(chǎn)生更多的電荷載流子并流過器件。從而，通過設(shè)備產(chǎn)生大電流。
光敏二極管四、電流狀態(tài)
然后該電流用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的其他電路。因此，我們可以說光能的強(qiáng)度與通過設(shè)備的電流成正比。在光電二極管的情況下，只有正偏置電位才能使器件處于無電流狀態(tài)。光電二極管的特性：下圖顯示了一個(gè)光電二極管的 VI 特性曲線：這里，垂直線代表流過器件的反向電流，水平線代表反向偏置電位。第一條曲線表示在沒有光的情況下由于少數(shù)載流子而產(chǎn)生的暗電流。正如我們?cè)谏蠄D中看到的，所有曲線顯示它們之間的間距幾乎相等。這是因?yàn)殡娏麟S著光通量成比例地增加。
光敏二極管五、產(chǎn)品應(yīng)用
光敏二極管主要用于計(jì)數(shù)器和開關(guān)電路。光敏二極管廣泛用于光通信系統(tǒng)。邏輯電路和編碼器也使用光敏二極管。它廣泛用于防盜報(bào)警系統(tǒng)。在這樣的警報(bào)系統(tǒng)中，直到暴露于輻射沒有中斷，電流才會(huì)流動(dòng)。由于光能未能落在設(shè)備上，它會(huì)發(fā)出警報(bào)。對(duì)于典型的光電二極管，正常的反向電流在幾十微安范圍內(nèi)。
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