《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Testingandapplicationofphotosensitive

diodes光敏二極管的檢測(cè)及應(yīng)用Sensorsapplicationtechnology1.光敏二極管的工作原理2.

光敏二極管的反向偏置接線3.光敏二極管的檢測(cè)4.光敏二極管的應(yīng)用電路課程內(nèi)容CourseContents1.

光敏二極管的工作原理光敏二極管的工作原理主要基于光生伏特效應(yīng)。

在沒(méi)有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流(暗電流)很小，這時(shí)光敏二極管處于載止?fàn)顟B(tài)，只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層形成微小的反向電流即暗電流。

受光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊，吸收其能量而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，從而使P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，因此在外加反向偏壓和內(nèi)電場(chǎng)的作用下，P區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入P區(qū)，從而使通過(guò)PN結(jié)的反向電流大為增加，這就形成了光電流。

光敏二極管的光電流I與照度之間呈線性關(guān)系，所以適合檢測(cè)等方面的應(yīng)用。2.

光敏二極管的反向偏置接線在沒(méi)有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，反向電流(暗電流)很小。當(dāng)光照增加時(shí)，光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。光敏二極管的反向偏置接法U０光照++——3.

光敏二極管的檢測(cè)可通過(guò)以下三種方法測(cè)量光電二極管的好壞：1、電阻測(cè)量法：用萬(wàn)用表R*100或者R*1K檔，像測(cè)普通二極管一樣，正向電阻應(yīng)為10K左右，無(wú)光照射時(shí)，反向電阻應(yīng)為∞。然后讓光電二極管見(jiàn)光，光線越強(qiáng)反向電阻應(yīng)越小，光線特別強(qiáng)時(shí)反向電阻可降到1K以下，這樣的管子就是好的。若正反向電阻都是∞或零，說(shuō)明管子是壞的。2、電壓測(cè)量法：把指針式萬(wàn)用表調(diào)到直流1V左右的檔位，用紅表筆接光電二極管正極，黑表筆接負(fù)極，在陽(yáng)光或白熾燈照射下，其電位與光照強(qiáng)度成正比，一般可達(dá)0.2-0.4V。3、電流測(cè)量法：把指針式萬(wàn)用表調(diào)到直流50微安或500微安檔，紅表筆接光電二極管正極，黑表筆接負(fù)極，在陽(yáng)光或白熾燈照射下，其短路電流可達(dá)數(shù)十到數(shù)百微安。4.

光敏二極管的應(yīng)用電路圖(a)的光敏二極管輸出端為開(kāi)路方式，其輸出電壓隨入射光量的對(duì)數(shù)呈線性變化，但容易受溫度變化的影響。圖(b)的光敏二級(jí)管輸出端為短路方式，輸出電流隨入射光量的對(duì)數(shù)呈線性變化，一般采用輸出端短路的工作方式。（1）、簡(jiǎn)單的光檢測(cè)電路4.

光敏二極管的應(yīng)用電路（2）、無(wú)偏置電路圖(a)接高阻抗負(fù)載，圖(b)接低阻抗負(fù)載。負(fù)載阻抗越高其特性越接近輸出端開(kāi)路方式，負(fù)載阻抗越低則越接近輸出端短路方式。然而因二級(jí)管都是單個(gè)使用，所以輸出信號(hào)極小，一般需要接放大電路。4.

光敏二極管的應(yīng)用電路（3）、反向偏置電路光敏二極管加反向偏置，則響應(yīng)速度可提高幾倍以上。圖(a)是接有較大負(fù)載電阻的電路，圖(b)是接有較小負(fù)載電阻的電路。圖(a)所示電路的輸出電壓比圖(b)所示電路大，但響應(yīng)特性不如圖(b)。圖(b)所示電路的輸出電壓比圖(a)小，但響應(yīng)速度比圖(a)快。4.

光敏二極管的應(yīng)用電路（4）、與晶體管組合應(yīng)用電路圖(a)為典型的集電極輸出電路形式，而圖(b)為典型的發(fā)射極輸出電路形式。集電極輸出電路適用于脈沖入射光電路，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相反，輸出信號(hào)一般較大。而發(fā)射極輸出電路適用于模擬信號(hào)電路，電阻RB可以減小暗電流，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相同，輸出信號(hào)一般較小。4.

光敏二極管的應(yīng)用電路（5）、與運(yùn)放組合應(yīng)用電路圖(a)為無(wú)偏置方式，圖(b)為反向偏置方式。無(wú)偏置電路可以用于測(cè)量寬范圍的入射光，例如照度計(jì)等，但響應(yīng)特性比不上反向偏置的電路，可用反饋電阻Rf調(diào)整輸出電壓，如果Rf用對(duì)數(shù)二極管替代，則可以輸出對(duì)數(shù)