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光電二極管的工作原理和光電二極管的特性解析

2017年05月31日 10:15 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:二極管(159226)

  ? 光電二極管

? ? ? ? 光電二極管(Photo-Diode)和普通二極管一樣,也是由一個(gè)PN結(jié)組成的半導(dǎo)體器件,也具有單方向?qū)щ娞匦浴5陔娐分兴皇亲髡髟?,而是把?a target="_blank">信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電傳感器件。

  光電二級(jí)管是怎樣把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的呢?普通二極管在反向電壓作用時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài),只能流過微弱的反向電流,光電二極管在設(shè)計(jì)和制作時(shí)盡量使PN結(jié)的面積相對(duì)較大,以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用下工作的,沒有光照時(shí),反向電流極其微弱,叫暗電流;有光照時(shí),反向電流迅速增大到幾十微安,稱為光電流。光的強(qiáng)度越大,反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化,這就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),成為光電傳感器件。

  

  光電二極管工作原理

  光電二極管是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個(gè)PN結(jié),和普通二極管相比,在結(jié)構(gòu)上不同的是,為了便于接受入射光照,PN結(jié)面積盡量做的大一些,電極面積盡量小些,而且PN結(jié)的結(jié)深很淺,一般小于1微米。

  光電二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時(shí),反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安),稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí),攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后,把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子,使部分電子掙脫共價(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⒓悠七\(yùn)動(dòng),使反向電流明顯變大,光的強(qiáng)度越大,反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。光電二極管在一般照度的光線照射下,所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載,負(fù)載上就獲得了電信號(hào),而且這個(gè)電信號(hào)隨著光的變化而相應(yīng)變化。

  光電二極管、光電三極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光電二極管和普通二極管一樣具有一個(gè)PN結(jié),不同之處是在光電二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口以接收光線照射,實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,在電路圖中文字符號(hào)一般為VD。光電三極管除具有光電轉(zhuǎn)換的功能外,還具有放大功能,在電路圖中文字符號(hào)一般為VT。光電三極管因輸入信號(hào)為光信號(hào),所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。同光電二極管一樣,光電三極管外殼也有一個(gè)透明窗口,以接收光線照射。光電二極管主要技術(shù)參數(shù)  1.最高反向工作電壓;

  2.暗電流;

  3.光電流;

  4.靈敏度;

  5.結(jié)電容;

  6.正向壓降;

  7.響應(yīng)時(shí)間。光電二極管的檢測(cè)方法 ?。?)電阻測(cè)量法

  用萬用表1k擋。光電二極管正向電阻約10kΩ左右。在無光照情況下,反向電阻為∞時(shí),這管子是好的(反向電阻不是∞時(shí)說明漏電流大);有光照時(shí),反向電阻隨光照強(qiáng)度增加而減小,阻值可達(dá)到幾kΩ或1kΩ以下,則管子是好的;若反向電阻都是∞或?yàn)榱?,則管子是壞的。

 ?。?)電壓測(cè)量法

  用萬用表1V檔。用紅表筆接光電二極管“+”極,黑表筆接“—”極,在光照下,其電壓與光照強(qiáng)度成比例,一般可達(dá)0.2—0.4V。

  (3)短路電流測(cè)量法

  用萬用表50μA檔。用紅表筆接光電二極管“+”極,黑表筆接“—”極,在白熾燈下(不能用日光燈),隨著光照增強(qiáng),其電流增加是好的,短路電流可達(dá)數(shù)十至數(shù)百μA。

  在實(shí)際工作中,有時(shí)需要區(qū)別是紅外發(fā)光二極管,還是紅外光電二極管(或者是光電三極管)。其方法是:若管子都是透明樹脂封裝,則可以從管芯安裝外來區(qū)別。紅外發(fā)光二極管管芯下有一個(gè)淺盤,而光電二極管和光電三極管則沒有;若管子尺寸過小或黑色樹脂封裝的,則可用萬用表(置1k擋) 來測(cè)量電阻。用手捏住管子(不讓管子受光照),正向電阻為20-40kΩ,而反向電阻大于200kΩ的是紅外發(fā)光二極管;正反向電阻都接近∞的是光電三極管;正向電阻在10k左右,反向電阻接近∞的是光電二極管。光電二極管主要特性  1、光電二極管的伏安特性。

  光電二極管的伏安特性是指光電二極管上所產(chǎn)生的光電流與其兩端所加電壓之間的關(guān)系。

光電二極管的工作原理和光電二極管的特性解析

  2、光電二極管的光照特性

  當(dāng)光電管的陰極和陽極之間所加的電壓一定時(shí),光通量與光電流之間的關(guān)系。光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏度。

  3、光電二極管的光譜特性

  光電二極管的光電流與入射光的波長(zhǎng)的關(guān)系叫光譜特性。光子能量的大小與光的波長(zhǎng)有關(guān):波長(zhǎng)越長(zhǎng),光子具有的能量越小;相反,波長(zhǎng)越短,光子具有的能量越大。

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( 發(fā)表人:劉輝 )

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