光敏二極管，就是我們通常所說的光電二極管，它是一種能夠?qū)⒐飧鶕?jù)人們所要使用的方式，轉(zhuǎn)換成電流或者電壓信號(hào)的光探測(cè)器，簡單來說它就是一種探測(cè)器。它的管芯通常使用一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，PN結(jié)對(duì)光的變化非常敏感，具有單向?qū)щ娦?，而且?dāng)光強(qiáng)不同的時(shí)候會(huì)自動(dòng)的改變電學(xué)特性，因此，可以利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。光敏二極管在使用上除了用做開關(guān)的方式之外還有很多其他的功能。今天我們就來了解一下光敏二極管工作原理，看看它是怎么為人們提供便利的。
光敏二極管簡介
相信有很多的讀者并不知道光敏二極管是什么物件。通常人們又將光敏二極管叫做光電二極管。它與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是有很多類似的地方，它所使用的管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，這種PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕虼怂诠ぷ鞯臅r(shí)候需加上反向電壓，這樣才更加的有用和安全。沒有光照的時(shí)候，它有很小的飽和反向漏電流，也就是我們所說的暗電流。當(dāng)受到光照的時(shí)候，里面的飽和反向漏增大，形成光電流，電流的強(qiáng)度隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射到PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。一般利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。
光敏二極管特性
光敏二極管的特性有五個(gè)：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(duì)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(bǔ)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(shí)，就會(huì)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(gè)放大了的信號(hào)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。
光敏二極管工作原理
了解了光敏二極管是什么物件，我們來看看它的工作原理是什么吧。光敏二極管其實(shí)是一種將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。PN結(jié)是它的核心部分，在結(jié)構(gòu)上和普通二極管是不同的，為了方便接受更多的入射光照，人們通常將PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量做的小一些，一般來說PN結(jié)的結(jié)深很淺，通常小于1微米。它是在反向電壓作用之下進(jìn)行工作的。當(dāng)沒有光照的時(shí)候，反向電流就很小，就是我們所說的暗電流。當(dāng)有光照的時(shí)候，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后，會(huì)把能量傳給束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，稱為光生載流子。
光敏二極管工作原理
我們繼續(xù)來看光敏二極管的工作原理。在電子電路采用的光敏器件中光敏二極管、光敏三極管得到了廣泛的運(yùn)用。具有一個(gè)PN結(jié)是光敏二極管和普通二極管一樣的地方，在光敏二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口用來接收光線照射，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，是它與普通二極管不同的地方。而光敏三極管不僅具有光電轉(zhuǎn)換的功能，還具有放大功能，在電路圖中文字符號(hào)一般為VT。因?yàn)楣饷羧龢O管輸入信號(hào)為光信號(hào)，所以只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。光敏三極管外殼也有一個(gè)透明窗口，用來接收光線照射，這一點(diǎn)和光敏二極管一樣。
光敏二極管與發(fā)光二極管有什么區(qū)別
光敏二極管是利用硅PN結(jié)受光照后產(chǎn)生光電流的一種光電器件。光敏二極管的電路符號(hào)、外形見圖1所示。其封裝有金封和塑封兩種（即圓柱形和扁方形）。有的光敏二極管為了提高其穩(wěn)定性，還外加了一個(gè)屏蔽接地腳，外形似光敏三極管。光敏二極管工作于反向偏壓，其光譜響應(yīng)特性主要由半導(dǎo)體材料中所摻的雜質(zhì)濃度所決定。同一型號(hào)的光敏二極管在一定的反偏電壓、相同強(qiáng)度和不同波長的入射光照射下，產(chǎn)生的光電流并不相同，但有一最大值。不同型號(hào)的光敏二極管在同一反偏電壓、同一強(qiáng)度的入射光照射下，所產(chǎn)生的光電流最大值也不相同，且光電流最大值所對(duì)應(yīng)的入射光的波長也不相同。圖2的曲線①、②分別是光敏二極管NDL3200、NDL5800C的光譜響應(yīng)特性曲線。由圖可看出，它們的光電流的最大值分別在可見光區(qū)和紅外線區(qū)，其中二極管NDL3200的光譜響應(yīng)值最大。
發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。
它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。