光敏二極體的工作原理_光敏二極體的應用

2020-12-05 電子發燒友

光敏二極體的工作原理_光敏二極體的應用

發表於 2019-07-03 15:13:19

　　光敏二極體工作原理

　　光敏二極體是將光信號變成電信號的半導體器件。它的核心部分也是一個PN結，和普通二極體相比，在結構上不同的是，為了便於接受入射光照，PN結面積儘量做的大一些，電極面積儘量小些，而且PN結的結深很淺，一般小於1微米。

　　光敏二極體是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很小（一般小於0.1微安），稱為暗電流。當有光照時，攜帶能量的光子進入PN結後，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產生電子---空穴對，稱為光生載流子。

　　它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為「光電導」。光敏二極體在一般照度的光線照射下，所產生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載，負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應變化。

　　光敏二極體是電子電路中廣泛採用的光敏器件。光敏二極體和普通二極體一樣具有一個PN結，不同之處是在光敏二極體的外殼上有一個透明的窗口以接收光線照射，實現光電轉換，在電路圖中文字符號一般為VD。

　　光敏二極體的特性

　　光敏二極體的特性有五個：光譜特性、伏安特性、光照特性、溫度特性以及頻率響應特性。光敏二極體和普通二極體相似，都對電流有放大的作用，不同的是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，它還要受光輻射的控制。一般情況下基極不引出，但有些的基極有引出，引出的基極有溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN結受到光輻射時，就會形成光電流，產生的光生電流由基極進入到發射極，進而在集電極迴路中得到一個放大了的信號電流。用不同材料製作而成的光敏極管具有不同的光譜特性。

　　光敏二極體的應用

　　PN結型光電二極體與其他類型的光探測器一樣，在諸如光敏電阻、感光耦合元件以及光電倍增管等設備中有著廣泛應用。它們能夠根據所受光的照度來輸出相應的模擬電信號（例如測量儀器）或者在數字電路的不同狀態間切換（例如控制開關、數位訊號處理）。

　　光電二極體在消費電子產品，例如CD播放器、煙霧探測器以及控制電視機、空調的紅外線遙控設備中也有應用。對於許多應用產品來說，可以使用光電二極體或者其他光導材料。它們都可以被用於測量光，常常工作在照相機的測光器、路燈亮度自動調節等。

　　所有類型的光傳感器都可以用來檢測突發的光照，或者探測同一電路系統內部的發光。光電二極體常常和發光器件（通常是發光二極體）被合併在一起組成一個模塊，這個模塊常被稱為光電耦合元件。如果這樣就能通過分析接收到光照的情況來分析外部機械元件的運動情況（例如光斬波器）。光電二極體另外一個作用就是在模擬電路以及數字電路之間充當中介，這樣兩段電路就可以通過光信號耦合起來，這可以提高電路的安全性。

　　在科學研究和工業中，光電二極體常常被用來精確測量光強，因為它比其他光導材料具有更良好的線性。

　　在醫療應用設備中，光電二極體也有著廣泛的應用，例如X射線計算機斷層成像以及脈搏探測器。

　　PIN結型光電二極體一般不用來測量很低的光強。如果弱光情況下需要高靈敏度探測器，雪崩光電二極體、感光耦合元件或者光電倍增管就能發揮作用，例如天文學、光譜學、夜視設備、雷射測距儀等應用產品。

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