光敏二極管的工作原理以及光敏二極管的應(yīng)用

光敏二極管工作原理

光敏二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個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。光敏二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有光照時，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后，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(chǎn)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(dǎo)”。光敏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，而且這個電信號隨著光的變化而相應(yīng)變化。光敏二極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光敏二極管和普通二極管一樣具有一個PN結(jié)，不同之處是在光敏二極管的外殼上有一個透明的窗口以接收光線照射，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在電路圖中文字符號一般為VD。

光敏二極管的特性

光敏二極管的特性有五個：光譜特性、伏安特性、光照特性、溫度特性以及頻率響應(yīng)特性。光敏二極管和普通二極管相似，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(dāng)具有光敏特性的PN結(jié)受到光輻射時，就會形成光電流，產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入到發(fā)射極，進(jìn)而在集電極回路中得到一個放大了的信號電流。用不同材料制作而成的光敏極管具有不同的光譜特性。

光敏二極管的應(yīng)用

PN結(jié)型光電二極管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(shè)備中有著廣泛應(yīng)用。它們能夠根據(jù)所受光的照度來輸出相應(yīng)的模擬電信號（例如測量儀器）或者在數(shù)字電路的不同狀態(tài)間切換（例如控制開關(guān)、數(shù)字信號處理）。光電二極管在消費電子產(chǎn)品，例如CD播放器、煙霧探測器以及控制電視機、空調(diào)的紅外線遙控設(shè)備中也有應(yīng)用。對于許多應(yīng)用產(chǎn)品來說，可以使用光電二極管或者其他光導(dǎo)材料。它們都可以被用于測量光，常常工作在照相機的測光器、路燈亮度自動調(diào)節(jié)等。

所有類型的光傳感器都可以用來檢測突發(fā)的光照，或者探測同一電路系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)光。光電二極管常常和發(fā)光器件（通常是發(fā)光二極管）被合并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）。光電二極管另外一個作用就是在模擬電路以及數(shù)字電路之間充當(dāng)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(xué)研究和工業(yè)中，光電二極管常常被用來精確測量光強，因為它比其他光導(dǎo)材料具有更良好的線性。在醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備中，光電二極管也有著廣泛的應(yīng)用，例如X射線計算機斷層成像以及脈搏探測器。PIN結(jié)型光電二極管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，雪崩光電二極管、感光耦合元件或者光電倍增管就能發(fā)揮作用，例如天文學(xué)、光譜學(xué)、夜視設(shè)備、激光測距儀等應(yīng)用產(chǎn)品。

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