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[光敏二极管]关于光敏二极管的那些知识

日期:2021-11-26

它是一种将光能转换为电能(电压或电流)的光传感器。光敏二极管是一种具有 PN 结的半导体器件。在 p(正)层和 n(负)层之间,存在本征层。光敏二极管接受光能作为输入以产生电流。它也被称为光电探测器、光电传感器或光探测器。光敏二极管工作在反向偏置条件下,即光敏二极管的p-侧连接电池(或电源)的负极,n-侧连接电池的正极。在内部,光敏二极管具有滤光器、内置透镜和表面积。当光敏二极管的表面积增加时,会导致响应时间缩短。很少有光敏二极管看起来像发光二极管 (LED)。它有两个端子,如下所示。较小的端子作为阴极,较长的端子作为阳极。光敏二极管的符号类似于 LED 的符号,但 LED 中的箭头指向内,而不是指向外。下图显示了光敏二极管的符号。


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光敏二极管一、工作方式

通常,当光照射 PN 结时,共价键被电离。这会产生空穴和电子对。由于电子-空穴对的产生而产生光电流。当能量超过 1.1eV 的光子撞击二极管时,就会形成电子空穴对。当光子进入二极管的耗尽区时,它以高能量撞击原子。这导致电子从原子结构中释放。电子释放后,产生自由电子和空穴。一般来说,电子带负电荷,空穴带正电荷。耗尽能量将具有内置电场。由于该电场,电子-空穴对远离结。因此,空穴移动到阳极,电子移动到阴极以产生光电流。光子吸收强度和光子能量成正比。当照片的能量较少时,吸收会较多。这整个过程被称为内光电效应。本征激发和外在激发是发生光子激发的两种方法。当夹带中的电子被光子激发到导带时,就会发生本征激发过程。


光敏二极管二、光伏模式

这也称为零偏置模式。当光敏二极管工作在低频应用和超强光应用中时,这种模式是首选。当光敏二极管受到闪光的照射时,就会产生电压。产生的电压将具有非常小的动态范围并且具有非线性特性。在这种模式下,当光敏二极管配置有 OP-AMP 时,随温度的变化将非常小。


光敏二极管三、光电导模式

在这种模式下,光敏二极管将在反向偏置条件下工作。阴极为正极,阳极为负极。当反向电压增加时,耗尽层的宽度也增加。因此,响应时间和结电容将减少。相比之下,这种操作模式速度快,并且会产生电子噪声。跨阻放大器用作光敏二极管的前置放大器。这种放大器的模式保持电压保持恒定,使光敏二极管工作在光电导模式。


光敏二极管四、雪崩二极管模式

在这种模式下,雪崩二极管在高反向偏置条件下工作。它允许将雪崩击穿乘以每个光产生的电子-空穴对。因此,这会在光敏二极管内产生内部增益。内部增益增加了设备响应。


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光敏二极管五、在外部电路中连接光敏二极管

光敏二极管在反向偏置电路中工作。阳极连接到电路地,阴极连接到电路的正电源电压。当被光照射时,电流从阴极流向阳极。当光敏二极管与外部电路一起使用时,它们连接到电路中的电源。光敏二极管产生的电流量将非常小。该电流值不足以驱动电子设备。因此,当它们连接到外部电源时,它会为电路提供更多电流。因此,电池用作电源。电池电源有助于增加电流值,这有助于外部设备有更好的性能。


光敏二极管六、 VI 特性

光敏二极管在反向偏置条件下工作。沿 X 轴以伏特为单位绘制反向电压,沿 Y 轴以微安为单位绘制反向电流。反向电流不取决于反向电压。当没有光照时,反向电流几乎为零。存在的最小电流量称为暗电流。一旦光照度增加,反向电流也线性增加。


光敏二极管七、产品应用

光敏二极管用于许多简单的日常应用。使用它们的原因是光敏二极管对光照的线性响应。当更多的光落在传感器上时,它会产生大量的电流。电流的增加将显示在连接到电路的检流计上。光敏二极管有助于在光耦合器的帮助下提供电隔离。当两个隔离的电路被光照射时,光耦合器用于光耦合电路。但电路将是电气隔离的。与传统设备相比,光耦合器速度更快。光敏二极管还用于安全电子设备,如火灾和烟雾探测器。它也用于电视单元。在相机中使用时,它们充当光传感器。它用于闪烁体电荷耦合器件、光电导体和光电倍增管。光敏二极管还广泛用于众多医疗应用中,例如用于分析样本的仪器、用于计算机断层扫描的检测器以及用于血气监测器。


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