什么是光敏二極管?
光敏二極管,又叫光電二極管(英語:photodiode)是一種能夠將光根據使用方式,轉換成電流或者電壓信號的光探測器。管芯常使用一個具有光敏特征的PN結,對光的變化非常敏感,具有單向導電性,而且光強不同的時候會改變電學特性,因此,可以利用光照強弱來改變電路中的電流。
光敏二極管基本特性
光譜特性、伏安特性、光照特性、溫度特性以及頻率響應特性。光敏二極管和普通二極管相似,都對電流有放大的作用,不同的是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制,它還要受光輻射的控制。一般情況下基極不引出,但有些的基極有引出,引出的基極有溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN結受到光輻射時,就會形成光電流,產生的光生電流由基極進入到發射極,進而在集電極回路中得到一個放大了的信號電流。用不同材料制作而成的光敏極管具有不同的光譜特性。
光敏二極管的主要參數
1)最高工作電壓Umax,指在無光照射時,光敏二極管反向電流不超過0·lμA時,所加的反向最高電壓值。
2)光電流IL,光敏二極管在受到一定光線照射時,在加有正常反向工作電壓時的電流值。此值越大越好。
3)暗電流ID,在無光照射時,光敏二極管加有正常工作電壓時的反向漏電流。其值越小越好。
4)響應時間Tr,光敏二極管把光信號轉換為電信號所需的時間。
5)光電靈敏度鞏,也稱電流靈敏度。是表示光敏二極管對光的敏感程度。它是以每μW入射光的能量條件下,所產生的光電流的大小。單位是μA/μW。
光敏二極管工作原理
光敏二極管其實是一種將光信號變成電信號的半導體器件。PN結是它的核心部分,在結構上和普通二極管是不同的,為了方便接受更多的入射光照,人們通常將PN結面積盡量做的大一些,電極面積盡量做的小一些,一般來說PN結的結深很淺,通常小于1微米。它是在反向電壓作用之下進行工作的。當沒有光照的時候,反向電流就很小,就是我們所說的暗電流。當有光照的時候,攜帶能量的光子進入PN結后,會把能量傳給束縛電子,使部分電子掙脫共價鍵,產生電子-空穴對,稱為光生載流子。
在電子電路采用的光敏器件中光敏二極管、光敏三極管得到了廣泛的運用。具有一個PN結是光敏二極管和普通二極管一樣的地方,在光敏二極管的外殼上有一個透明的窗口用來接收光線照射,從而實現光電轉換,是它與普通二極管不同的地方。而光敏三極管不僅具有光電轉換的功能,還具有放大功能,在電路圖中文字符號一般為VT。因為光敏三極管輸入信號為光信號,所以只有集電極和發射極兩個引腳線。光敏三極管外殼也有一個透明窗口,用來接收光線照射,這一點和光敏二極管一樣。
光敏二極管外正負管腳的區分
光敏二極管引腳的區分通常直接查看光敏二極管的引腳長短即可區分:引腳長的為正極(P極),引腳短的為負極 (N極)。
對于有色點或管鍵標識的管子,其靠近標識的一腳為正極,另一腳為負極。
用萬用表的區別方法是將萬用表置于Rx1k擋,用擋板擋住管子的受光窗口,用紅、黑表筆對調測出兩次阻值,其阻值較大的一次測量中(反向阻值),紅表筆所接的引腳為正極,黑表筆所接的引腳為負極。
例:
LXD/GB5-A1EL 長腳是負 短腳是正
LXD/GB5-A1ELA 長腳是負 短腳是正
LXD/GB3-A1EL 長腳是負 短腳是正
LXD/GB3-A1ELK 長腳是負 短腳是正
LXD/GB5-A1ELB 長腳是負 短腳是正
LXD/GB5-A1DPH 長腳是正 短腳是負
光敏二極管檢測方法
檢測光敏二極管,可用萬用表Rx1k電阻檔。當沒有光照射在光敏二極管時,它和普通的二極管一樣,具有單向導電作用。正向電阻為8-9kΩ,反向電阻大于5MΩ。如果不知道光敏二極管的正負極,可用測量普通二極管正、負極的辦法來確定,當測正向咆阻時,黑表筆接的就是光敏二極管的正極。
當光敏二極管處在反向連接時,即萬用表紅表筆接光敏二極管正極,黑表筆接光敏二極管負極,此時電阻應接近無窮大(無光照射時),當用光照射到光敏二極管上時,萬用表的表針應大幅度問右偏轉,當光很強時,表針會打到0刻度石邊。
當測量帶環極的光敏二極管時(見圖1),環極和后極(正極)也相當一個光敏二極管,其性能也具有單向導電作用和見光后反向電阻大大下降。