光敏二极管
光敏二极管 光敏电阻
光敏二极管光敏电阻
## 光敏二极管
光敏二极管（Photodiode）是一种电子元器件，它能够将光转化为电信号。
它通常由半导体材料制成，具有PN结构，其工作原理与普通二极管相似。
当光照射到光敏二极管的PN结时，会产生电流。
光敏二极管广泛用于光电检测、通信、光学测量等领域。
## 光敏电阻
光敏电阻（Photoresistor）也是一种光敏元器件，它的电阻值会随着光照强度的变化而变化。
当光照强度增强时，光敏电阻的电阻值会变小；反之，当光照强度减弱时，光敏电阻的电阻值会变大。
光敏电阻被广泛应用于光照度检测、自动控制、摄影以及安防领域等。
光敏二极管正负
光敏二极管正负1. 介绍光敏二极管光敏二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件。
它的工作原理基于光电效应，当有光照射到光敏二极管上时，电子和空穴会在半导体中产生，并且会形成一个电流。
根据光照强度的不同，光敏二极管产生的电流也会相应变化。
2. 光敏二极管的结构和原理2.1 结构光敏二极管通常由P型和N型半导体材料组成。
P型半导体具有多余的空穴，而N型半导体则有多余的自由电子。
两种材料通过一个PN结连接在一起，形成一个二极管。
2.2 原理当没有外界光照射到光敏二极管上时，PN结处没有电流通过。
但是当有光照射到PN结处时，入射光激发了部分价带中的载流子（空穴）跃迁到导带中形成自由电子，并且在PN结处形成了一个内建电场。
这个内建电场会使得少数载流子在电场的作用下从P区移动到N区，形成一个电流。
这个电流被称为光生电流。
光生电流的大小与光照强度成正比。
3. 光敏二极管的应用3.1 光测量由于光敏二极管能够将光信号转换为电信号，因此它被广泛应用于各种光测量中。
例如，它可以用于光强度测量、光谱分析、辐射计等领域。
3.2 光通信在光通信中，光敏二极管被用作接收器，将传输的光信号转换为电信号。
它可以接收来自激光器或者发光二极管的脉冲，并将其转换为数字信号进行处理和解码。
3.3 其他应用除了上述应用外，光敏二极管还可以在许多其他领域中发挥作用。
例如：•自动亮度调节：在一些电子设备中，通过使用反馈控制系统和光敏二极管来实现屏幕亮度的自动调节。
•红外线检测：一些红外线遥控器使用光敏二极管来接收红外线信号，以实现设备的远程控制。
•光电传感器：在一些工业应用中，光敏二极管被用作光电传感器，用于检测物体的存在、距离和位置等。
4. 光敏二极管的正负4.1 正极性在正常工作条件下，光敏二极管的阳极（A）连接到P区，而阴极（K）连接到N区。
当有光照射到光敏二极管时，产生的电流从阳极流向阴极。
4.2 负极性有时候，为了满足特定的应用需求，可能需要将光敏二极管反向偏置。
光敏二极管
• 入射波长越长，频率响应越差
三．电路分析与计算
例1： 光敏二极管的联接和伏安特性如下图，若光敏二极管上 的照度L＝100+100Sin（t）勒克斯，为使光敏二极管上有 10V的电压变化。请选择合适的负载电阻和电源电压，并绘 出电流、电压随光强变化曲线。
RL
I（A） 10 200Lx
E
U
2
150Lx 100Lx 50Lx
∴ 当U=0.707 Umax时， 1+(CRL)2＝2， 即： CRL＝1 ∴ ＝1/(CRL), FH=1/(2CRL)
例2：
光敏二极管等效简化联接电路如下图，其结电容c=5微微 法，负载电阻RL ＝100千欧，求：此电路的上限频率为多少？
is
C
RL
Ic
IL
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四．PIN管
P I N
特点：频带宽，可达10GHz
缺点：对入射角敏感，从而将入射角的变化误认为是 光强度的变化。
二．特性 1 光照特性
2. 光谱特性
3. 伏安特性
4. 温度特性
RL
GG
+E
Rc
Ib
BG
U
R
5. 暗电流
R1
GG
u
RW
6. 频率特性
Rs
C 节电容 Rs 体电阻 is
RD
C
RL
RD 反向偏置电阻 RL 负载电阻
频率特性： • 负载电阻越大，频率响应越差
§3.1.4 光敏二极管
一．结构和工作原理
1．基本工作原理
扩散
光照
2．等效电路
I
I
Id I
＝0 2
U
光敏二极管 光敏电阻
光敏二极管与光敏电阻1. 简介光敏二极管和光敏电阻是两种常见的光敏元件，它们能够根据光的强度变化产生电信号。
在很多应用领域中，如照相机、光电测量、自动控制等，光敏二极管和光敏电阻都扮演着重要的角色。
2. 光敏二极管2.1 原理光敏二极管是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一个p-n结构构成，当有光照射到p-n结上时，会产生内建电场的改变，从而改变了器件的导电性能。
2.2 结构典型的光敏二极管结构包括PN结、窗口和引线。
PN结是由两种材料（通常是硅或锗）组成的。
窗口通常由透明材料覆盖在PN结上，以增加对入射光的接收能力。
2.3 特性•具有高响应速度：由于其内建电场能够迅速响应入射光信号，所以具有较高的响应速度。
•具有宽波长范围：光敏二极管对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的噪声：由于其结构特性，光敏二极管具有较低的噪声水平，能够提供较为清晰的信号输出。
2.4 应用•光通信：光敏二极管可以将光信号转换为电信号，用于接收和解码光通信中的信息。
•光测量：通过测量光敏二极管输出电流的变化，可以实现对光强度、亮度等参数的测量。
•光控制：将光敏二极管与其他电路结合使用，可以实现对灯光、显示屏等设备的自动控制。
3. 光敏电阻3.1 原理光敏电阻是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一种特殊材料制成，在暗处时电阻值较高，在受到强烈光照射时电阻值会显著降低。
3.2 结构光敏电阻通常由导电材料和光敏材料组成。
导电材料用于提供电流传输路径，光敏材料则负责对光信号进行响应。
3.3 特性•具有较高的灵敏度：光敏电阻对于弱光的响应能力较强，能够检测到微弱的光信号。
•具有宽波长范围：光敏电阻对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的成本：由于制造工艺相对简单，所以光敏电阻具有较低的成本。
3.4 应用•入侵报警：将光敏电阻与安防系统结合使用，可以实现对入侵行为的监测和报警。
光敏二极管的两种工作状态
1．光敏二极管的两种工作状态光敏二极管又称光电二极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。
它具有两种工作状态：（1）当光敏二极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。
（2）光敏二极管上不加电压，利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理，把它用作微型光电池。
这种工作状态，一般作光电检测器。
光敏二极管分有P-N结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型，其中用得最多的是P-N结型，价格便宜。
2．光敏二极管的简易检测方法（1）电阻测量法用万用表1k档，测正向电阻约10kΩ左右。
在无光照情况下，反向电阻应为■，则管子是好的，反向电阻不是■，说明漏电流大；有光照时，反向电阻应随光照增强而减小，阻值小至几kΩ或1kΩ以下，管子即是好的；若正、反向电阻都是■或零，管子是坏的。
（2）电压测量法用万用表1V档（无1V档可用1．5V或3V档），红表笔接光敏二极管的“十”极，黑表笔接“-”极，在光照情况下，其电压应与光照度成比例，一般可达0．2～0．4V。
（3）短路电流测量法用万用表50mA或500mA电流档，红表笔接光敏二极管的“十”极，黑表笔接“-”极，在白炽灯下（不能用日光灯），应随光照的增强，其电流随之增加，则管子是好的。
短路电流，可达数十mA～数百mA。
3．光敏三极管光敏三极管又称光电三极管，它也是光电转换器件，可以等效的看作是由一个光敏二极管和一只半导体三极管结合而成，故具有放大作用。
光敏三极管最常用的材料是硅，一般情况下，只引出集电极和发射极，其外形与发光二极管相同，使用时必须严加区分。
光敏三极管的简易测试方法是：（1）电阻测量法用万用表1k档，红表笔接光敏三极管的发射极，黑表笔接集电极。
无光照时，指针微动并接近■；有光照时，应随光照的增强，其电阻变小，可达1kΩ以下。
若黑表笔接光敏三极管的发射极，红表笔接集电极，无光照时，电阻为■；有光照时，电阻为■或指针微动。
光敏二极管ppt课件
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表2.2 2DU型光敏二极管的型号参数
正向压降：一定的正向电流时，它两端产生的压降。 表中的光敏二极管主要用于可见光和近红外光探测器，
以及光电转换的自动控制仪器、触发器、光电耦合、 编码器、特性识别、过程控制和激光接收等方面。
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2.2.4 光敏二极管的应用
光谱特性 伏安特性 光照特性 温度特性 响应特性
3
1.光谱特性－图2.2
入射光射度不变；输出的光电流（或相对灵敏度） 随光波波长的变化而变化。
入射光 波长长
入射光 波长短
时：光
时，光
子能量
波穿透
太小，
能力下不足以Fra bibliotek降，在
激发电
表面激
子-空
发电子-
穴对
空穴对
材料不同，其光谱响应峰值波长也不同。
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2.光强测量电路-图2.7
图由稳压管、光敏二极管和电桥组成的测量电路。
无光照时，VA很大，FET导通，调整RW，使电桥
平衡，即指针为0。有光照时，光敏管产生IL，A点
电位VA下降，R2上电流下降，VB减小；光照不同，
IL不同，VA不同，R2上压降不同，光强可以通过电
流计读数显示出来。
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3.照度计-图2.8便携式照度计电路
1.光电路灯控制电路 2.光强测量电路 3.照度计
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1.光电路灯控制电路-图2.6
从图可知，在无光射 时，光敏二极管（反 向）截止，电阻R1上 的压降VA很小，则晶 体管T1截止，T2截止， 继电器J不动作，路灯 保持亮。有光照射时， 光敏管产生光电流IL， R1电压下降，VA上升， 光强达到某一值时T1 导通，T2导通，J动作 常闭端打开，使路灯 灭。即白天灯灭，晚 上灯亮，起到了自动 控制的作用。
光敏二极管
光敏二极管是利用硅ＰＮ结受光照后产生光电流的一种光电器件。
光敏二极管的电路符号、外形见图１所示。
其封装有金封和塑封两种（即圆柱形和扁方形）。
有的光敏二极管为了提高其稳定性，还外加了一个屏蔽接地脚，外形似光敏三极管。
光敏二极管工作于反向偏压，其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺的杂质浓度所决定。
同一型号的光敏二极管在一定的反偏电压、相同强度和不同波长的入射光照射下，产生的光电流并不相同，但有一最大值。
不同型号的光敏二极管在同一反偏电压、同一强度的入射光照射下，所产生的光电流最大值也不相同，且光电流最大值所对应的入射光的波长也不相同。
图２的曲线①、②分别是光敏二极管ＮＤＬ３２００、ＮＤＬ５８００Ｃ的光谱响应特性曲线。
由图可看出，它们的光电流的最大值分别在可见光区和红外线区，其中二极管ＮＤＬ３２００的光谱响应值最大。
由于光敏二极管的基本结构也是一个ＰＮ结，故其检测方法也与普通二极管相同，其测得的正、反向电阻也类似于普通二极管，但在测反向电阻遇光照时，阻值会明显减小，否则说明管子已损坏。
附表给出部分光敏二极管的主要参数，供参考。
图３是用光敏二极管构成的路灯自动控制电路。
其原理是：白天受光照时光敏二极管反向电阻减小，足以使复合管（Ｑ１、Ｑ２）饱和导通的电流注入复合管基极，于是Ｑ１、Ｑ２饱和导通→继电器Ｊ得电→常闭触头被吸下→路灯供电回路被切断→灯泡熄灭。
天黑时因光照很小→光敏二极管ＶＤ反向电阻大增→Ｑ１、Ｑ２退出饱和而截止→Ｊ失电→常闭触头复位→电灯供电回路接通→路灯点亮。
光敏二极管参数
光敏二极管参数引言光敏二极管（Photodiode）是一种光电器件，可将光能转化为电能。
它基于光电效应原理，能够对光的强度进行探测和测量。
本文将详细介绍光敏二极管的参数。
光敏二极管的工作原理光敏二极管是一种半导体器件，其工作原理基于内建电势与外界光照强度之间的相互作用。
当光照射到光敏二极管上时，光子的能量会激发电子从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会在内建电场的作用下分离，形成电流。
因此，光敏二极管的输出电流与光照强度成正比。
光敏二极管的主要参数光敏二极管的性能由多个参数来描述，下面将详细介绍其中的几个重要参数。
1. 光电流响应度（Responsivity）光电流响应度是光敏二极管对光电信号的响应能力的衡量指标。
它定义为单位光功率照射情况下，光敏二极管输出的电流。
通常使用安培/瓦特（A/W）作为单位进行表示。
2. 光敏面积（Photosensitive Area）光敏面积是指光敏二极管可以感应光照的有效面积。
通常使用平方毫米（mm^2）作为单位。
3. 光响应时间（Response Time）光响应时间是光敏二极管由暗态到亮态响应的时间。
它定义为光敏二极管电流上升到其稳定值的时间。
光响应时间越短，光敏二极管对快速变化的光信号的响应能力越强。
4. 光电导增益（Photogain）光电导增益是指光照射到光敏二极管上时，输出电流与输入光功率之间的比值。
光电导增益可以用来衡量光敏二极管在电流放大上的性能。
光敏二极管的应用光敏二极管由于其高灵敏度、快速响应和广泛的光谱响应范围，被广泛应用于各种光电测量和光控制系统当中。
下面列举了一些典型的应用场景：1. 光电测量光敏二极管可用于各种光电测量中，例如光功率测量、光强度测量、光光学测量等。
其高灵敏度和较宽的动态范围使其能够准确测量各种光信号。
2. 光通信光敏二极管在光通信系统中起到光电转换的作用。
它可以将光信号转化为电信号，并经过放大和处理后进行传输和接收。
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光敏二极管介绍
名词解释：
光敏二极管又叫光电二极管。
光敏二极管也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单向导电特性。
它在电路中的符号是：
光敏二极管的重要特性就是把光能转换成电能。
在没有光照时，光敏二极管的反向电阻很大，反向电流很微弱，称为暗电流。
当有光照时，光子打在pn结附近，于是在pn结附近产生电子-空穴对，它们在pn结内部电场作用下作定向运动，形成光电流。
光照越强，光电流越大。
光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。
光敏二极管在应用电路中的两种工作状态：
1、光敏二极管施加有外部反向电压
当光敏二极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。
2、光敏二极管不施加外部工作电压
光敏二极管上不加电压，利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理，把它用作微型光电池。
这种工作状态，通常用作光电检测器。
光敏二极管检测方法：
①电阻测量法
用万用表1k挡。
光电二极管正向电阻约10kΩ左右。
在无光照情况下，反向电阻为∞时，这管子是好的(反向电阻不是∞时说明漏电流大)；有光照时，反向电阻随光照强度增加而减小，阻值可达到几kΩ或1kΩ以下，则管子是好的；若反向电阻都是∞或为零，则管子是坏的。
②电压测量法
用万用表1V档。
用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在光照下，其电压与光照强度成比例，一般可达0．2—0．4V。
③短路电流测量法
用万用表50μA档。
用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在白炽灯下(不能用日光灯)，随着光照增强，其电流增加是好的，短路电流可达数十至数百μA。
光敏二极管的主要特性参数
本文介绍光敏二极管的主要特性参数：如最高反向工作电压V RM、暗电流I D、光电流I L等。
1、最高反向工作电压V RM:是指光敏二极管在无光照的条件下，反向漏电流不大于0.1μA时所能承受的最高反向电压值
2、暗电流I D: 是指光敏二极管在无光照及最高反向工作电压条件下的漏电流暗电流越小，光敏二极管的性能越稳定，检测弱无的能力越强。
3、光电流I L : 是指光敏二极管在受到一定光照时，在最高反向工作电压下产生的电流其测量的一般条件是: 2856K 钨丝光源，照度为l000lx。
4、光电灵敏度Sn：它是反映光敏二极管对光敏感程度的一个参数，用在每微瓦的入射光能量下所产生的光电流来表示，单位为μA/μW。
5、响应时间Tτ: 光敏二极管将光信号转化为电信号所需要的时间。
响应时间越短，说明光敏二极管的工作频率越高。
6、正向压降V F: 是指光敏二极管中通过一定的正向电流时，它两端产生的压降。
7、结电容C j: 指光敏二极管PN的电容。
C j是影响光电响应速度的主要因素结面积越小，结电容Cj也就越小，则工作频率越高
8、光谱范围和峰值波长:不同材料制作的光敏二极管有着不同的光谱特性，它反映了光敏二极管对不同波伏的光反应的灵敏度是不同的把光敏二极管反应最灵敏的波长，叫做该光敏二极管的峰值波长。
图中给出了硅和锗光敏二极管的光谱特性曲线。
国产的光敏二极管中最常用的有2CU型、2DU型、HPD型。
进口的有夏普SPD型、SBC型、BS型、PD 型等。
表1、表2、表3是部分国产光敏二极管主要参数。
表4是部分国外产光敏二极管的主要参数。
表1部分2CU型光敏二极管主要参数
表2部分2CU79、2CU80 光敏二极管主要参数
表3部分2DU 型光敏二极管主要参数
表4部分国外产光敏二极管主要参数
光敏二极管的种类很多，而且参数相差较大，选用时要根据电路的要求。
首先确定好选用什么类别的，再确定什么型号的，最后再从同型号中选用参数满足电路要求2DU硅光敏二极管的引脚有三个，即前极、后极和环极。
它们的接线方式及应用参考电路如图所示。
的光敏二极管。