日期：2021-11-26
它是一種將光能轉換為電能(電壓或電流)的光傳感器。光敏二極管是一種具有 PN 結的半導體器件。在 p(正)層和 n(負)層之間，存在本征層。光敏二極管接受光能作為輸入以產生電流。它也被稱為光電探測器、光電傳感器或光探測器。光敏二極管工作在反向偏置條件下，即光敏二極管的p-側連接電池(或電源)的負極，n-側連接電池的正極。在內部，光敏二極管具有濾光器、內置透鏡和表面積。當光敏二極管的表面積增加時，會導致響應時間縮短。很少有光敏二極管看起來像發光二極管 (LED)。它有兩個端子，如下所示。較小的端子作為陰極，較長的端子作為陽極。光敏二極管的符號類似于 LED 的符號，但 LED 中的箭頭指向內，而不是指向外。下圖顯示了光敏二極管的符號。
光敏二極管一、工作方式
通常，當光照射 PN 結時，共價鍵被電離。這會產生空穴和電子對。由于電子-空穴對的產生而產生光電流。當能量超過 1.1eV 的光子撞擊二極管時，就會形成電子空穴對。當光子進入二極管的耗盡區時，它以高能量撞擊原子。這導致電子從原子結構中釋放。電子釋放后，產生自由電子和空穴。一般來說，電子帶負電荷，空穴帶正電荷。耗盡能量將具有內置電場。由于該電場，電子-空穴對遠離結。因此，空穴移動到陽極，電子移動到陰極以產生光電流。光子吸收強度和光子能量成正比。當照片的能量較少時，吸收會較多。這整個過程被稱為內光電效應。本征激發和外在激發是發生光子激發的兩種方法。當夾帶中的電子被光子激發到導帶時，就會發生本征激發過程。
光敏二極管二、光伏模式
這也稱為零偏置模式。當光敏二極管工作在低頻應用和超強光應用中時，這種模式是首選。當光敏二極管受到閃光的照射時，就會產生電壓。產生的電壓將具有非常小的動態范圍并且具有非線性特性。在這種模式下，當光敏二極管配置有 OP-AMP 時，隨溫度的變化將非常小。
光敏二極管三、光電導模式
在這種模式下，光敏二極管將在反向偏置條件下工作。陰極為正極，陽極為負極。當反向電壓增加時，耗盡層的寬度也增加。因此，響應時間和結電容將減少。相比之下，這種操作模式速度快，并且會產生電子噪聲。跨阻放大器用作光敏二極管的前置放大器。這種放大器的模式保持電壓保持恒定，使光敏二極管工作在光電導模式。
光敏二極管四、雪崩二極管模式
在這種模式下，雪崩二極管在高反向偏置條件下工作。它允許將雪崩擊穿乘以每個光產生的電子-空穴對。因此，這會在光敏二極管內產生內部增益。內部增益增加了設備響應。
光敏二極管五、在外部電路中連接光敏二極管
光敏二極管在反向偏置電路中工作。陽極連接到電路地，陰極連接到電路的正電源電壓。當被光照射時，電流從陰極流向陽極。當光敏二極管與外部電路一起使用時，它們連接到電路中的電源。光敏二極管產生的電流量將非常小。該電流值不足以驅動電子設備。因此，當它們連接到外部電源時，它會為電路提供更多電流。因此，電池用作電源。電池電源有助于增加電流值，這有助于外部設備有更好的性能。
光敏二極管六、 VI 特性
光敏二極管在反向偏置條件下工作。沿 X 軸以伏特為單位繪制反向電壓，沿 Y 軸以微安為單位繪制反向電流。反向電流不取決于反向電壓。當沒有光照時，反向電流幾乎為零。存在的最小電流量稱為暗電流。一旦光照度增加，反向電流也線性增加。
光敏二極管七、產品應用
光敏二極管用于許多簡單的日常應用。使用它們的原因是光敏二極管對光照的線性響應。當更多的光落在傳感器上時，它會產生大量的電流。電流的增加將顯示在連接到電路的檢流計上。光敏二極管有助于在光耦合器的幫助下提供電隔離。當兩個隔離的電路被光照射時，光耦合器用于光耦合電路。但電路將是電氣隔離的。與傳統設備相比，光耦合器速度更快。光敏二極管還用于安全電子設備，如火災和煙霧探測器。它也用于電視單元。在相機中使用時，它們充當光傳感器。它用于閃爍體電荷耦合器件、光電導體和光電倍增管。光敏二極管還廣泛用于眾多醫療應用中，例如用于分析樣本的儀器、用于計算機斷層掃描的檢測器以及用于血氣監測器。
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