什么是光电二极管?工作,V-I特征,应用

什么是光电二极管?

它是一种光传感器,可将光能转换为电能(电压或电流)。光电二极管是一种具有PN结的半导体装置。在P(正)和N(负)层之间,存在固有层。光电二极管接受光能作为输入以产生电流。

它也称为光电探测器,光传感器或光检测器。光电二极管在反向偏压条件下操作,即光电二极管的P侧与电池(或电源)的负端子连接到电池的正极端子。

典型的光电二极管材料是硅,锗,铟镓砷化物和铟镓砷化镓。

在内部,光电二极管具有光学过滤器,内置于镜头和表面积。当光电二极管的表面积增加时,它会导致响应时间较少。很少有光电二极管看起来像发光二极管(LED)。它有两个终端,如下所示。较小的终端用作阴极和更长的终端用作阳极。

光电二极管图像

光电二极管的符号类似于LED的符号,但是箭头向内向内向内向外时。以下图像显示了光电二极管的符号。

光电二极管符号

光电二极管的工作

通常,当使光照射PN结时,共价键是电离的。这产生孔和电子对。由于电子空穴对产生的光电流是由于电子孔对产生的。当能量的光子超过1.1EV时,形成电子空穴对。击中二极管。当光子进入二极管的耗尽区域时,它撞到了高能量的原子。这导致从原子结构释放电子。在电子释放之后,产生游离电子和孔。

光电二极管工作

通常,电子将具有负电荷和孔将具有正电荷。耗尽能量将内置电场。由于该电场,电子孔对远离结。因此,孔移动到阳极,电子移动到阴极以产生光电流。

光子吸收强度和光子能量彼此成比例。当照片能量较少时,吸收将更多。整个过程称为内部光电效应。

内在激发和外在激发是光子激发发生的两种方法。当使用光子到传导带激发价带中的电子时,发生内在激发的过程。

也读了“不同类型的传感器

光电二极管的操作模式

光电二极管以三种不同的模式运行。他们是:

  • 光伏模式
  • 光电导模式
  • 雪崩二极管模式

让我们简要介绍这些模式。

光伏模式

否则将其称为零偏置模式。当光电二极管在低频应用和超级光应用中运行时,该模式是优选的。当通过光闪光照射光电二极管时,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。当光电二极管配置在此模式下具有OP-AMP时,温度会有非常少的变化。

光电二极管光伏模式

光电导模式

在此模式下,光电二极管将以反向偏置条件作用。阴极将是阳性的,阳极会为阴性。当反向电压增加时,耗尽层的宽度也增加。由于该响应时间和结电容将减小。相比,这种操作模式快速并产生电子噪音。

光电二极管光电导模式

跨阻抗放大器用作光电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,使光电导模式在光电导模式中操作。

雪崩二极管模式

在这种模式下,雪崩二极管以高反向偏置条件运行。它允许乘以雪崩击穿到每个光产生的电子孔对。因此,这在光电二极管内产生内部增益。内部增益增加了设备响应。

将光电二极管连接在外部电路中

光电二极管在反向偏置的电路中操作。阳极连接到电路接地和阴极到电路的正电源电压。当被光照射时,电流从阴极流到阳极。

光电二极管电路连接

当光电二极管与外部电路一起使用时,它们连接到电路中的电源。光电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,它会对电路提供更多电流。因此,电池用作电源。电池源有助于增加电流值,这有助于外部设备具有更好的性能

V-I的光电二极管特性

光电二极管以反向偏置条件运行。反向电压沿伏轴绘制伏轴,并且沿微安的Y轴绘制反向电流。反向电流不依赖于反向电压。当没有光照照明时,反向电流几乎为零。存在的最小电流量称为暗电流。一旦光照照明增加,反向电流也会线性增加。

光电二极管V-I特性

光电二极管的应用

  • 光电二极管在许多简单的日常应用中使用。它们使用的原因是光电二极管到光照射的线性响应。当更多的光线落在传感器上时,它产生大量电流。电流的增加将显示在连接到电路的电流计上。
  • 光电二极管有助于在光耦合器的帮助下提供电隔离。当两个隔离电路被光照射时,光耦合器用于光学耦合电路。但电路将电气隔离。与传统设备相比,光耦合器快速。
  • 光电二极管也用于安全电子等火和烟雾探测器。亚博最新官网网址它也用于电视单元。
  • 当在摄像机中使用时,它们充当照片传感器。它用于闪烁体电荷耦合器件,光电导体和光电倍增管。
  • 光电二极管也广泛用于许多医疗应用,如仪器,用于分析样品,用于计算断层扫描的探测器,也用于血液气体监测器。

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