傳感器應(yīng)用技術(shù) 課件 8.5-知識(shí)點(diǎn)：光敏二極管、光敏三極

傳感器應(yīng)用技術(shù)光敏晶體管（光敏二極管、光敏三極管）項(xiàng)目八基于光電式傳感器倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作1.光敏二極管

光敏二極管結(jié)構(gòu)和普通二極管結(jié)構(gòu)相似，都有一個(gè)PN結(jié)，兩根電極引線(xiàn)，而且都是非線(xiàn)性器件，具有單向?qū)щ娦浴２煌幵谟诠饷舳O管的PN結(jié)裝在管的頂部，可以直接受到光照射。1.光敏二極管

光敏二極管在電路中一般處于反向偏置狀態(tài)，在無(wú)光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小，這反向電流也叫暗電流。當(dāng)光照射電敏二極管時(shí)，光子打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子－空穴時(shí)，它們?cè)赑N結(jié)處的內(nèi)電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，形成光電流?？梢?jiàn)，光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。2.光敏三極管光敏三極管的靈敏度比光敏二極管高，但頻率特性較差，光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)，從而可以獲得電流增益，有PNP、NPN兩種類(lèi)型，與一般三極管很相似，不同之處是光敏晶體管的基極往往不接引線(xiàn)。實(shí)際上許多光敏晶體管僅集電極和發(fā)射機(jī)兩端有引線(xiàn)，尤其是硅平面光敏晶體管，因?yàn)槠湫孤╇娏骱苄?，因此一般不備基極外接點(diǎn)。2.光敏三極管當(dāng)入射光入射光使集電結(jié)附近產(chǎn)生光生電子－空穴對(duì)，它們?cè)赑N結(jié)處于內(nèi)電場(chǎng)的作用下，做定向運(yùn)動(dòng)形成光電流。因此，PN結(jié)的反向電流大大增加，由于光照射集電結(jié)，產(chǎn)生的光電流相當(dāng)于三極管的基極電流，因此集電極電流是光電流的β倍。因此，光敏三極管比光敏二極管具有更高的靈敏度。（1）光譜特性光敏晶體管的光譜特性是指在一定照度下，光敏管輸出的相對(duì)靈敏度與入射波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線(xiàn)。3.光敏晶體管的特性

一種晶體管只對(duì)一定波長(zhǎng)的入射光敏感，不管是硅管還是鍺管，當(dāng)入射光波長(zhǎng)超過(guò)一定值時(shí)，波長(zhǎng)增加，相對(duì)靈敏度下降。不同材料的光敏晶體管，其光譜響應(yīng)峰值波長(zhǎng)也不相同。硅管峰值波長(zhǎng)1.0μm左右，鍺管峰值波長(zhǎng)1.5μm左右。由于鍺管的暗電流大于硅管的暗電流，所以鍺管的性能比硅管性能差。故在探測(cè)可見(jiàn)光或赤熱物體時(shí)，都用硅管；而在紅外光探測(cè)時(shí)，采用鍺管較為管合適。（2）伏安特性改變光照就相當(dāng)于改變普通三極管的基極電流，從而得到一簇曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，光敏晶體管的光電流比相同管型的二極管大上百倍。3.光敏晶體管的特性光敏晶體管的伏安特性（3）光照特性

光照特性曲線(xiàn)是指輸出電流與照度之間的關(guān)系曲線(xiàn)。從圖中可以看出它們輸出電流與照度近似為線(xiàn)性關(guān)系。3.光敏晶體管的特性光敏晶體管的光照特性（4）溫度特性

光敏晶體管的溫度特性是指其暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。由曲線(xiàn)知：溫度變化對(duì)亮電流影響較??；對(duì)暗電流的影響很大，所以在應(yīng)用時(shí)在線(xiàn)路上采取措施進(jìn)行溫度補(bǔ)償，如果采用調(diào)制光信號(hào)放大，由于隔直電容的作用，可是暗電流隔斷，消除溫度影響。3.光敏晶體管的特性光敏晶體管的溫度特性

（5）頻率特性光敏晶體管的頻率響應(yīng)是指具有一定頻率的調(diào)制光照射時(shí)，光敏管輸出的光電流隨頻率的變化關(guān)系。減少負(fù)載電阻能提高響應(yīng)頻率，輸出降低。一般來(lái)說(shuō)，光敏三極管的頻率響應(yīng)要比光敏二極管差很多，鍺光敏三極管的頻率響應(yīng)比硅管小一個(gè)數(shù)量級(jí)。3.光敏晶體管的特性光敏晶體管的頻率特性（6）響應(yīng)時(shí)間工業(yè)用的硅光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間為10－5～10－7s左右。光敏三極管的頻率響應(yīng)比響應(yīng)的二極管月慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。由此可知，要求快速響應(yīng)或入射光調(diào)制頻率比較高的時(shí)候，應(yīng)選擇時(shí)間常數(shù)較小的光敏二極管。3.光敏晶體管的特性光敏晶體管的頻率特性4.光敏晶體管的應(yīng)用光敏二極管主要用于自動(dòng)控制。如光耦合、光電讀出裝置、紅外線(xiàn)遙控裝置、紅外防盜、路燈的自動(dòng)控制、過(guò)程控制、編碼器、譯碼器等。由于光敏三極管具有電流放大作用，因此廣泛應(yīng)用于亮度測(cè)量、測(cè)速、光電開(kāi)關(guān)電路、光電隔離場(chǎng)合，例如對(duì)于光電耦合器就是利用光敏三極管和發(fā)光二極管結(jié)合，構(gòu)成光耦合器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。光耦合器以光為媒介傳輸信號(hào)，它對(duì)輸入、輸出的電信號(hào)有良好的隔離作用。值得注意：光敏三極管通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，這種一般用于溫度補(bǔ)償和附加控制等場(chǎng)合。

一般要求靈敏度高，工作頻率低的開(kāi)關(guān)電路，選用光敏三極管，而要求光電流與照度成線(xiàn)性關(guān)系或要求在高頻率下