一、引言

紅外接收二極管是一種重要的光電器件，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色。它能夠?qū)⒓t外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。本文將詳細(xì)探討紅外接收二極管的定義、工作原理、應(yīng)用以及選型與使用注意事項(xiàng)，旨在為讀者提供全面深入的理解。

二、紅外接收二極管的定義

紅外接收二極管，又稱為紅外光電二極管或紅外光敏二極管，是一種將紅外線光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。其核心部件是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴＜t外接收二極管能夠很好地接收紅外光，并對(duì)各種干擾源發(fā)出的干擾光實(shí)現(xiàn)有效地抑制，從而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。

三、紅外接收二極管的工作原理

紅外接收二極管的工作原理主要基于光電效應(yīng)和PN結(jié)的反向擊穿現(xiàn)象。具體來說，當(dāng)外界紅外光照射到二極管的PN結(jié)時(shí)，晶體中的電子與空穴受到光的能量激發(fā)，跨越了帶隙，進(jìn)入導(dǎo)帶。同時(shí)，受到電場(chǎng)的作用，電子和空穴向相反方向運(yùn)動(dòng)，被聚集在PN結(jié)的界面處。這時(shí)，PN結(jié)將被反向偏置，當(dāng)光照射到結(jié)時(shí)，通過光電效應(yīng)，電子和空穴會(huì)被激發(fā)，當(dāng)它們達(dá)到結(jié)附近時(shí)，就會(huì)經(jīng)歷反向偏壓下的擊穿過程。

具體來說，當(dāng)外界光照射到PN結(jié)時(shí)，PN結(jié)中的電場(chǎng)將光電子加速趨向到N區(qū)，在達(dá)到適當(dāng)?shù)哪芰亢螅煽朔N結(jié)反向偏置對(duì)電流的阻力而進(jìn)入PN結(jié)處，并與N區(qū)中的電子復(fù)合。光電子的電荷貢獻(xiàn)于導(dǎo)體處的電流，進(jìn)而被檢測(cè)出來，即可將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出。

紅外接收二極管在工作時(shí)需要加反向電壓，以獲得較高的靈敏度。無光照時(shí)，有很小的飽和反向漏電流，一般小于0.1uA。當(dāng)有紅外光照射時(shí)，飽和反向漏電流明顯增大形成光電流，入射紅外光的強(qiáng)度越大，光電流越大。由于紅外二極管的發(fā)射功率較小，接收到的信號(hào)較弱，所以紅外二極管接收端需要增加高增益放大電路。

四、紅外接收二極管的應(yīng)用

紅外接收二極管在遙控接收器、紅外測(cè)距、光電傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在遙控接收器中，它接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)供設(shè)備使用；在紅外測(cè)距中，它接收反射回來的紅外光信號(hào)，從而計(jì)算距離；在光電傳感器中，它用于檢測(cè)物體的存在、運(yùn)動(dòng)、位置等。

五、紅外接收二極管的選型與使用注意事項(xiàng)

波長(zhǎng)匹配：在選型時(shí)，需要確保發(fā)射二極管和接收二極管的波長(zhǎng)匹配，通常在850nm到950nm之間。

發(fā)光強(qiáng)度：選擇合適的發(fā)光強(qiáng)度，以確保紅外光能夠有效覆蓋預(yù)定范圍。

靈敏度：接收二極管的靈敏度應(yīng)足夠高，以確保能夠檢測(cè)到弱信號(hào)。

環(huán)境因素：紅外光容易受環(huán)境光干擾，使用時(shí)需考慮背景光的影響，并可能需要加裝濾光片。

封裝形式：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇適當(dāng)?shù)姆庋b形式，如表面貼裝（SMD）或直插式（DIP）。

六、總結(jié)

紅外接收二極管作為一種重要的光電器件，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。其工作原理基于光電效應(yīng)和PN結(jié)的反向擊穿現(xiàn)象，具有高速度、高精度、高可靠性、易于集成等特點(diǎn)。在選型和使用時(shí)，需要注意波長(zhǎng)匹配、發(fā)光強(qiáng)度、靈敏度、環(huán)境因素和封裝形式等因素。隨著科技的不斷發(fā)展，紅外接收二極管將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。