電子產(chǎn)品工藝 第4版 課件 1.5.2 光電器件

1.5電子產(chǎn)品中常用的元器件（電聲器件、光電器件）1教學(xué)目標(biāo)1.掌握電聲元件、光電器件的結(jié)構(gòu)及工作原理2.掌握電聲元件、光電器件的主要技術(shù)參數(shù)3.根據(jù)用途進行選用，建立產(chǎn)品的成本、質(zhì)量意識2本次課主要內(nèi)容3光電器件1.光電二極管工作原理主要參數(shù)2.光電晶體管3.發(fā)光二極管4.七段字符顯示器5.光電耦合器PART1光電二極管41.光電二極管的工作原理5光電二極管（Photodiode）也是由一個PN結(jié)組成的半導(dǎo)體器件，也具有單方向?qū)щ娞匦?。它反向接在電路中，?dāng)有光照射時，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。暗電流：光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；光電流：有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。電路符號

反向電流與入射光線的照度之間的關(guān)系曲線3.光電二極管伏安特性曲線6不同照度下反向電壓與反向電流之間的關(guān)系曲線73.光電二極管伏安特性曲線

光電靈敏度E：它表示照度增加時，反向電流增大了多少（單位：nA/lx）。其他重要的特征參數(shù)：最大光電靈敏度波長λES

截止頻率fg

耗盡層電容CS

4.特征參數(shù)和極限參數(shù)85.請分析電路工作過程9PART2光電晶體管4112.光電三極管的伏安特性12集電級亮電流ICh；集電級暗電流ICd；最大光電靈敏度的波長λES；光電靈敏度E。常用光電晶體管的典型特征參數(shù)如下：E≈0.15μA/lx；λES≈0.85μm；ICh≈0.8mA；ICd≈0.2μA。3.特征參數(shù)和極限參數(shù)13PART3發(fā)光二極管4發(fā)光二極管（LED）151.發(fā)光原理是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料。當(dāng)兩端加上正向電壓，P半導(dǎo)體中的空穴和N半導(dǎo)體中的電子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫、白色的光。16P-AlxGa1-xAsN-AlyGa1-yAsP-GaAs光輸出鋁砷化鎵(AlGaAs)磷砷化鎵(GaAsP)磷化鋁銦鎵(AlGaInP)磷化鎵(GaP)鋁磷化鎵(AlGaP)氮化鎵(GaN)銦氮化鎵(InGaN)紅色及紅外線紅色，橘紅色橘紅色，橙色紅色，黃色，綠色

綠色綠色，翠綠色，藍色近紫外線，藍綠色，藍色不同發(fā)光材料所發(fā)出的光的顏色

發(fā)光二極管的發(fā)光材料不用硅，而使用磷化鎵（GaP）、磷砷化鎵（GaAsP）、砷鋁鎵（GaAIAs）、GaN、InN、AlN及其混合晶體材料。2.發(fā)光二極管的材料主要特征參數(shù)：發(fā)光面積A發(fā)光強度IV

極限參數(shù)：最大允許正向直流電流IFmax最大允許反向電壓VRmax最大允許功耗PTOT允許的環(huán)境溫度范圍UT

3.特征參數(shù)和極限參數(shù)18發(fā)光二極管的典型極限參數(shù)如下：IFmax≈50mA；VRmax≈3V；PTOT≈120mW；UT≈-40~+100℃。4.LED的優(yōu)點節(jié)能省電在保證亮度的同時，相比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)能90%以上超低發(fā)熱超長壽命健康環(huán)保低壓電源不易損壞正常情況下使用，壽命可長達5萬小時。相當(dāng)于節(jié)能燈的5到10倍固體冷光源，熱量散發(fā)少不含汞，無輻射，廢棄物可回收，不會污染環(huán)境使用安全，單體工作電壓在1.5V~5V之間，工作電流在20mA左右環(huán)氧樹脂封裝，堅固耐用七段字符顯示器20共陰極連接

共陽極連接

1.結(jié)構(gòu)和工作原理212.多位七段字符顯示器22PART4光電耦合器4241.結(jié)構(gòu)和工作原理光電耦合器由光發(fā)送器和一個光接收器組成。常用的是以砷化鎵發(fā)光二極管為發(fā)光部分和以硅光敏器件為受光部分構(gòu)成。光電耦合器的主要特點是：1.輸入端與輸出端之間沒有電的直接聯(lián)系，實現(xiàn)了輸入電路與輸出電路之間的電氣隔離；1.結(jié)構(gòu)和工作原理252.信號單向傳遞，輸出信號對輸入信號無影響；3.抗干擾能力強。信號輸入端（光發(fā)送器）：反向電壓VR≈3V

正向電流IF≈60mA信號輸出端（光接收器）：集電極-發(fā)射極反向電壓VCEO≈70V；發(fā)射極-基極反向電壓VEBO≈7V；集電極電流ICmax≈100mA。263.