日期：2024-07-25
光敏二極管是一種將光轉換成電的 ap–n 結半導體器件。當光子存儲在光電二極管中時，就會產生電。光電二極管包含光學濾光片、內置透鏡和大或小表面。隨著光敏二極管的表面積增加，響應時間會變慢。大面積光電二極管是用于產生電太陽能的最流行的太陽能電池類型。光電二極管與傳統的半導體二極管類似，不同之處在于它們可以暴露(以檢測真空紫外線或 X 射線)或封裝有窗口或光纖連接，使光線能夠到達設備的敏感元件。在反向偏置模式下，光敏二極管設計為工作。
光敏二極管一、電阻低
二極管是一種雙端電子元件，一個方向的電阻低(最好為零)，另一個方向的電阻高(理想情況下為無限大)。它優先以一種方式(非對稱電導)傳輸電流。真空管有兩個電極，一個加熱陰極和一個極板，電子只能在一個方向上移動，從陰極到極板，這種真空管被稱為二極管真空管或熱電子二極管。二極管是一種只允許電流沿一個方向流動的電子元件。二極管在電路圖中用三角形表示，三角形的一個頂點上有一條線。pn 結是最常見的二極管。在這種二極管中，一種材料(n)以電子作為電荷載體，另一種材料 ( p ) 以空穴作為電荷載體(空穴耗盡，表現為帶正電的粒子)。在它們接觸時，會形成一個劣化區域，電子通過該區域逃逸到p 側的空穴中。當向該結的 p 側施加正電壓時，電子可以很容易地穿過它來填充間隙，電流就會流過二極管。當結反向偏置(即向 p 側施加負電壓)時，耗盡層會擴散，使電子難以穿過。電流保持非常低，直到達到特定電壓(擊穿電壓)，此時電流會急劇上升。
光敏二極管二、反方向流動
當電流流過發光二極管 ( LED ) 時，pn 結會發光。整流器可以通過串聯多個 pn 結二極管(將交流電轉換為直流電的電氣元件)制成。齊納二極管具有眾所周知的擊穿電壓，低于該電壓時電流會沿相反方向流動，并且無論電壓或電流如何變化，都可以保持穩定的電壓。變容二極管(或變容電容器)在偏置電壓變化時會改變其電容。它們經常用于無線電和電視行業，并且在信號傳輸中具有廣泛的應用。除了標準的 p 型和 n 型層外，PIN 光電二極管在結構中間還有一個本征半導體層。這使得這些器件中的耗盡層比其他光電二極管中的更寬。這有助于捕獲更多的光子能量并將其轉換為耗盡層中的電子空穴對。這意味著 PIN 光電二極管與其他設備相比具有顯著的帶寬和快速的響應速度。
光敏二極管三、光電探測器
因此，它們通常用于光纖網絡系統、X 射線和伽馬射線檢測以及光電探測器。肖特基光電二極管在肖特基光電二極管中，鋁或鉑等金屬層與 n 型半導體層結合在一起。它們之間的空間稱為金屬半導體結。該空間的大小取決于在此耗盡區中形成的能量屏障的高度。電子必須克服此屏障才能穿過器件。如果勢壘高度低，則該器件稱為“非整流”器件。如果勢壘高度高，則稱為“整流”器件。前者對電流的阻力較小，而后者阻力較大。結合在正向和反向偏置之間切換該器件功能的能力，這些光電二極管可用于一系列應用，包括快速開關、射頻和電源功能。
光敏二極管四、正向電壓
假設我們以 2000mA 的電流運行此 Cree XP-L。從圖 8 中可以看到，在此驅動電流下，正向電壓為 3.15。因此，要計算瓦數，我們將 3.15(正向電壓)乘以 2 A(2000mA =2 安培)，結果為 6.3 瓦。現在要找到功效，我們只需要將 742 流明(在 2000mA 電流下測試到的此 LED 流明量)除以 6.3 瓦。因此，此 Cree XP-L 的功效(流明/瓦)為 117.8。這是很好的功效，但也請注意，Cree 宣稱 XLamp XP-L LED 在 350mA 電流下具有 200 流明/瓦的突破性功效。值得注意的是，流過 LED 的電流越多，功效就會下降，因為這會增加熱量，從而確實會使 LED 的效率降低一點。有時，如果您需要非常亮的 LED，您需要接受這一點，但是如果您想獲得最佳功效，則應該在較低的電流下運行 LED。這些都有助于確定您的應用需要多少功率，以及計算出未來的能源節省情況。
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