光敏二極管的學習課件

光敏二極管的學習課件第1頁/共16頁2半導體材料吸收光子能量使電子激發(fā)。若能量大于禁帶寬度的光子照射在PN結空間電荷區(qū)附近，在結兩邊產(chǎn)生電子一空穴對。這些光生載流子在PN結內(nèi)建電場作用下，各自向相反方向運動，即P區(qū)的電子穿過PN結進入N區(qū)，N區(qū)的空穴進入P區(qū)，形成自N區(qū)向P區(qū)的光生電流。這樣的載流子運動，由于中和部分空間電荷，使內(nèi)電場勢壘降低，從而使正向電流增大。當光生電流和正向電流相等時，PN結兩端建立起穩(wěn)定的電勢差(P區(qū)相對于N區(qū)是正的)，這就是光生電壓。當入射光的強度發(fā)生變化，光生載流子的多少也相應發(fā)生變化，因而通過光敏二極管的電流也隨之變化，于是在光敏二極管兩端的電壓也發(fā)生變化，光敏二極管就這樣將光信號變?yōu)殡娦盘?。?頁/共16頁3圖2.1光敏二極管處于反向偏置狀態(tài)，無光照，其反向電阻很大，反向電流（暗電流）很小。有光照，PN結－＞電子-空穴對，參與導電（反向電壓作用），大得多的反向電流（光電流）。光電流與光照強度成正比。外電路接上負載，便可獲得隨光照強弱變化的電信號。第3頁/共16頁42.2.2光敏二極管的基本特性光譜特性伏安特性光照特性溫度特性響應特性第4頁/共16頁51.光譜特性－圖2.2材料不同，其光譜響應峰值波長也不同。硅管－＞1.1μm左右，鍺管－＞1.8μm，由于鍺管的暗電流比硅管大，因此鍺管性能較差。故在探測可見光或赤熱物體時，都用硅管；但對紅外光進行探測時，采用鍺管較為合適。入射光波長長時：光子能量太小，不足以激發(fā)電子-空穴對入射光波長短時，光波穿透能力下降，在表面激發(fā)電子-空穴對入射光射度不變；輸出的光電流（或相對靈敏度）隨光波波長的變化而變化。第5頁/共16頁62.伏安特性－圖2.3光敏二極管的伏安特性的環(huán)境條件：環(huán)境照度不變。

在無偏壓時，光敏二極管仍有光電流輸出。（光電效應性質(zhì)）。第6頁/共16頁73.光照特性－圖2.4光敏二極管的光照特性如左圖所示，它描述了光敏二極管的光電流與照度的關系。光敏二極管光照特性的線性好。第7頁/共16頁84.溫度特性－圖2.5溫度變化對光敏二極管輸出電流的影響較小，但是對暗電流的影響卻十分顯著，如上圖所示。光敏二極管在高照度下工作時，由于亮電流比暗電流大得多，溫度影響相對來說比較小。但在低照度下工作時，因為亮電流較小，暗電流隨溫度的變化就會嚴重影響輸出信號的溫度穩(wěn)定性，因此可作如下幾點考慮：①選用硅光敏二極管，這是因為硅管的暗電流要比鍺管小幾個數(shù)量級；②在電路中采取適當?shù)臏囟妊a償措施；③將光信號進行調(diào)制，對輸出的電信號采用交流放大，利用電路中隔直電容的作用，隔斷暗電流。第8頁/共16頁95.響應特性硅光敏二極管的上升時間tr≤5ns，響應速度很快，因此，硅光敏二極管適合于要求快速響應或入射光調(diào)制頻率較高的場合。第9頁/共16頁102.2.3光敏二極管的型號參數(shù)工作電壓:無光照的條件下，暗電流不大于0.1μA時所能承受的最高反向電壓值。暗電流:無光照及最高反向工作電壓。暗電流越小，光敏二極管的性能越穩(wěn)定，檢測弱光的能力越強。光電流:一定光照，最高反向工作電壓。其測量的一般條件是:2856K鎢絲光源，照度為10001x。光電靈敏度:對光敏感的程度，用在每微瓦的入射光能量下所產(chǎn)生的光電流。響應時間:光信號轉(zhuǎn)化為電信號所需要的時間。響應時間越短，二極管的工作頻率越高。

結電容Cj:指光敏二極管PN結的電容。Cj是影響光電響應速度的主要因索。結面積越小，結電容Cj也就越小，則工作頻率越高。

第10頁/共16頁11表2.22DU型光敏二極管的型號參數(shù)正向壓降：一定的正向電流時，它兩端產(chǎn)生的壓降。表中的光敏二極管主要用于可見光和近紅外光探測器，以及光電轉(zhuǎn)換的自動控制儀器、觸發(fā)器、光電耦合、編碼器、特性識別、過程控制和激光接收等方面。第11頁/共16頁122.2.4光敏二極管的應用1.光電路燈控制電路2.光強測量電路3.照度計第12頁/共16頁131.光電路燈控制電路-圖2.6從圖可知，在無光射時，光敏二極管（反向）截止，電阻R1上的壓降VA很小，則晶體管T1截止，T2截止，繼電器J不動作，路燈保持亮。有光照射時，光敏管產(chǎn)生光電流IL，R1電壓下降，VA上升，光強達到某一值時T1導通，T2導通，J動作常閉端打開，使路燈滅。即白天燈滅，晚上燈亮，起到了自動控制的作用。第13頁/共16頁142.光強測量電路-圖2.7圖由穩(wěn)壓管、光敏二極管和電橋組成的測量電路。無光照時，VA很大，F(xiàn)ET導通，調(diào)整RW，使電橋平衡，即指針為0。有光照時，光敏管產(chǎn)生IL，A點電位VA下降，R2上電流下降，VB減?。还庹詹煌?，IL不同，VA不同，R2上壓降不同，光強可以通過電流計讀數(shù)顯示出來。第14頁/共16頁153.照度計-圖2.8便攜式照度計電路便攜式照度計電路如圖2.8所示。其中，光電傳感器TFA1001W是將光敏二極管與放大器Rf集成在一起，使輸出為線性，靈敏