第三章之光电三极管
光电三极管
硅
硅的峰值波长为 900nm，锗的峰值波长为 锗 1500nm 。由于锗管的暗 电流比硅管大，因此锗管 的性能较差。故在可见光 或探测赤热状态物体时， 一般选用硅管；但对红外 入射光 线进行探测时,则采用锗管 16000 较合适。 λ/nm
光电三极管的主要特性——伏安特性
光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不同 的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的 输出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极 e与基极b之间 的PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极 管看作一般的晶体管。光电三极管能把光信号变成电信号，而 且输出的电信号较大。
I/mA
6 4 2
2500lx 2000lx 1500lx
1000lx
500lx
伏安特性
0
20 40
U/V
60
80
光电三极管的主要特性——光照特性
光电三极管的光照特性如图所示。它给出了光敏三极管的 输出电流 I 和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。 当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象，从而使光电三极管 既可作线性转换元件，也可作开关元件。
发射极接地之晶体管的情形也一样，电流 以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为 流至外部端子之光电流(Ic)，为便于了解 起见，请参照左图所示。
光电二极管的工作原理
为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上构 成集成器件。
达林顿 光电三极管
光电三极管的主要特性——光谱特性
光电三极管的应用
1．亮通光电控制电路 当有光线照射于 光电器件上时，使继 电器有足够的电流而
动作，这种电路称为
亮通光电控制电路， 也叫明通控制电路。 最简单的亮通电路如 图所示。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管，也称为光电二极管，是一种电子元件，其工作原理基于光电效应。
其基本原理如下：1.光电效应：当光照射到半导体材料上时，光子会与半导体中的电子发生相互作用。
高能的光子能够将半导体中的某些电子从价带上解离，形成自由的电子和空穴对。
2.pn结：光电三极管的基本结构是由一个n型半导体和一个p型半导体组成的pn结。
当没有光照射时，pn结两侧形成一个内建电场，使得n区电子向p区移动而形成正电荷的空穴流。
3.光电三极管的结构：光电三极管的pn结能带差可决定了其工作方式。
通常，其外界接电极被称为阳极（A），与n区相连的接电极被称为阴极（K），与p区相连的接电极被称为阳极（C）。
4.工作原理：-暗电流：当光电三极管处于没有光照射的状态时，其阴极到阳极之间的电流被称为暗电流，主要由于热电子的扩散和漂移形成。
-光照射下的电流：当光照射到光电三极管的pn结时，光子能量被转化为电子能量，光子能够克服pn结的电场，使电子-空穴对通过电场，从而形成光电流。
该光电流会导致光电三极管的阴极到阳极之间的电流增加。
总结起来，光电三极管的工作原理就是利用光照射到半导体材料上时，光子与半导体中的电子相互作用，从而形成光电流。
通过控制光照射的强度，可以调节光电三极管的电流输出。
光电三极管在光电探测、光电转换等领域中有广泛应用。
光电三极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，其工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光束照射到物质表面时，光子与物质中的电子相互作用，使电子从原子或分子中脱离并产生电流的现象。
光电三极管的结构一般由两个pn结组成，也就是一个npn型的晶体管。
其中，中间的n区被光照射，当光子能量大于半导体的带隙能量时，光子能够打破束缚在原子中的电子，使其成为自由电子。
在光照射下，n区释放出的电子和空穴会在pn结的内建电场影响下发生漂移和扩散运动。
正电荷的空穴由p区向n 区移动，而负电荷的电子由n区向p区移动。
光电二极管及光电三极管教程
2.7.7 光伏探测器使用要点
1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光
电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。
2）使用时对入射光强范围的选择应视用途而定。 用于开关电路或逻辑电路时光照可以强些。 用于模拟量测量时，光照不宜过强。 因为一般器件都有这样的性质：光照弱些，负载电阻小些，
正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏臵，
发射结为正偏臵，集电结为光电结。
当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入， 同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（＝Ie＝（1 ＋β）Ip），β为电流放大倍数。
因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流
电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的。
加反偏压使用时，光电线性好，反之则差。
3）灵敏度主要决定于器件，但也与使用条件和方法有关， 例如光源和接收器在光谱特性上是否匹配；入射光的方向 与器件光敏面法线是否一致等。
4）结型器件的响应速度都很快。它主要决定于负载电阻和 结电容所构成的时间常数（τ＝RC）。负载电阻大，输出电 压可以大，但τ会变大，响应变慢。相反，负载电阻小些， 输出电压要减小，但τ会变小，响应速度变快。
图d又是从图c简化来的，因为Cf很小，除了高频情况要考虑
它的分流作用外，在低频情况下，它的阻抗很大，可不计。 因此具体应用时多用图d和图c两种形式。 流过负载的交变电流复振幅为 ： IL＝Ip· 1/(1+jωτ)
ω：入射光的调制圆频率，ω＝2πf，f为入射光的调制频率。 τ = CfRL
雪崩二极管
当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达106，即产生 所谓的自持雪崩。 这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响 应速度最快的一种光电二极管。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管是一种基于半导体材料制成的光电器件，它能够将光信号转化为电信号，并且具有高灵敏度、低噪声、高带宽等优点。
其工作原理可以简单地分为以下几个步骤：吸收光：光电三极管的第一层是光敏层，用于吸收光线并产生光生电荷。
这一层通常由半导体材料（如硅或锗）制成。
当光照射到光敏层时，光子将被吸收并激发出电子，产生自由电子和空穴对。
传输电荷：产生的自由电子和空穴对将受到电场的作用，向相反方向运动。
在光电三极管的第二层，通常是一层薄的反向偏置的PN 结，它能够进一步分离和加速这些电荷。
这样，电荷将被传输到下一层。
放大信号：光电三极管的第三层是具有高电流密度的集电极层，用于收集传输过来的电荷。
在这里，电荷将通过电路产生电流，并且由于集电极层的高电流密度，这个电流将比初始的电荷大得多。
输出信号：最后，光电三极管可以通过连接负载电阻或直接连接到放大电路来输出信号。
负载电阻将电流转换为电压信号，而放大电路则可以将信号进一步放大和调节，以便最终使用。
在实际应用中，光电三极管通常需要与其他电子元件一起构成一个完整的电路，以实现特定的功能。
例如，可以将光电三极管与比较器、滤波器等组合使用，以实现光信号的检测、滤波、整形等功能。
光电三极管的特性参数包括灵敏度、响应速度、噪声等。
灵敏度指的是光电三极管对光信号的感应能力，响应速度则反映了光电三极管对光信号的反应速度，噪声则影响了光电三极管的精度和稳定性。
这些特性参数对于不同的应用场景有不同的要求，需要根据实际需要进行选择和使用。
总之，光电三极管作为一种高灵敏度、低噪声、高带宽的光电器件，在光学通信、图像处理、测量等领域有着广泛的应用前景。
了解其工作原理和特性参数，对于正确选择和使用光电三极管具有重要意义。
光电三极管和光电耦合器资料
c 受光器件 光电二极管
e 光电三极管
实现 电 - 光 - 电 传输和转换
二、主要参数
+
c
1. 2.
输入参数。即LED的参数 输出参数。与光电管同，其中：
–
e
〔1〕光电流
指输入肯定电流〔10 mA〕，输出接肯定负载〔约 500
〕和肯定电压〔10 V〕时输出端产生的电流。
〔2〕饱和压降
有3AU、3DU系列
峰值波长 900 nm
二、应用举例 泄流二极管，在继电器脱电
1. 开关电路
时，使线圈自感电动势形成 放电回路且限幅为0.7V，从
Байду номын сангаас
而使三极管免受过大的uCE。
直接驱动式，能提 供 3 mA的光电流。
三极管 T 用于放大 驱动电流。
2. 测速电路
2.7.2 光电耦合器
一、根本原理
指输入肯定电流〔20 mA〕，输出接肯定电压〔10 V〕,
调整负载使输出达肯定值( 2 mA )时时输出端的电压( 通常 为3. 传0.3输V参)。数 〔1〕电流比CTR
指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般 < 1。
〔2〕隔离电阻 RISO。指输入输出间绝缘电阻。
〔3〕极间耐压 UISO。
指发光管光电管间的绝缘耐压，一般在500 V以上。
三、类型、特点和用途
分类： 一般光电耦合器 ，用作光电开关。 线性光电耦合器 ，输出随输入成线性比例变化。
特点： 抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长。 用作线性传输时失真小、工作频率高； 用作光电开关时无机械触点疲惫，牢靠性高。
用途：实现电平转换、电信号电气隔离。
光电三极管参数
光电三极管参数
光电三极管（PhotoelectricTransistor）是一种能将光信号转换为电信号的器件。
它由一个PNP或NPN型晶体管与敏感光电二极管组成。
以下是光电三极管的一些参数解释：
1.最大漏极电压（Vceo）：光电三极管允许的最大电压跨越漏极和发射极之间的值。
2.最大光电流（Icmax）：光电三极管在最大光照条件下，可承受的最大光电流。
3.放大倍数（β）：光电三极管的放大倍数是指负载电流与基极电流之间的比率。
它衡量了光电三极管的放大效果。
4.光电电流（Iph）：在光照条件下，从光电二极管产生的电流。
5.光照强度光流特性曲线（ILIF）：表示光电三极管在不同光照强度下接收到的光照强度与光电流之间的关系。
6.相关噪声等参数：与其他传感器一样，光电三极管也会受到一些噪声的影响。
这些噪声包括热噪声和光热噪声等。
在选择光电三极管时，需要考虑这些噪声参数。
需要注意的是，光电三极管的具体参数可能因不同的厂家和型号而有所不同。
在选择和使用光电三极管时，需要根据具体的应用需求和技术要求仔细考虑这些参数。
第三章_光电检测技术常用器件及应用
在强光照射下，光电线性度较差 响应时间较长，频率特性较差。
第六页，编辑于星期一：五点 五十九分。
•光敏电阻 (LDR) 和它的符号：
符号
第七页，编辑于星期一：五点 五十九分。
1. 光敏电阻的工作原理
光敏电阻结构：在一块均匀光电导体两端加上电极，
贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上， 两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳 内。（如图）
不同光照度对应不同直线
第二十二页，编辑于星期一：五点 五十九分。
Ø受耗散功率的限制，在使用时，光敏电阻两端的电压不能 超过最高工作电压， Ø图中虚线为允许功耗曲线
Ø由此可确定光敏电阻正常工作电压。
第二十三页，编辑于星期一：五点 五十九分。
频率特性
光敏电阻时间常数比较大，其上限截止频 率低。只有PbS光敏电阻的频率特性稍好些，
红外波段。
空穴
电子 ΔＥ
空穴
价带
第十一页，编辑于星期一：五点 五十九分。
光电导与光电流
光敏电阻两端加电压（直流或交流）．无光照时，阻
值（暗电阻）很大，电流（暗电流）很小；光照时， 光生载流子迅速增加，阻值（亮电阻）急剧减
少．在外场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形
成光电流（亮电流）。
光电流：亮电流和暗电流之I光 差；
不同照度时的伏-安特性曲线一般硅光电池工作
在第四象限。若硅光电池工作在反偏置状态，则伏 安特性将延伸到第三象限？？
I L I p I D I p I 0 ( e q / k V 1 T ) S E E I 0 ( e q / k V 1 T )
硅光电 池的电 流方程
式
IL I0(eq/k V T1 ) ID
光电三极管(光电晶体管)
3.3.4 光电三极管（光电晶体管）一. 工作原理光电三极管的工作原理分为两个过程：一是光电转换；二是光电流放大。
集电极输出的电流为：为提高光电三极管的增益，减小体积，常将光电二极管或光电三极管及三极管制作到一个硅片上构成集成光电器件。
二. 光电三极管特性1.伏安特性光电三极管在偏置电压为零时，无论光照度有多强，集电极电流都为零。
偏置电压要保证光电三极管的发射结处于正向偏置，而集电结处于反向偏置。
随着偏置电压的增高伏安特性曲线趋于平坦。
光电三极管的伏安特性曲线向上偏斜，间距增大。
这是因为光电三极管除具有光电灵敏度外，还具有电流增益β，并且，β值随光电流的增大而增大。
2.时间响应（频率特性）光电三极管的时间响应由以下四部分组成：① 光生载流子对发射结电容C be 和集电结电容C bc 的充放电时间； ② 光生载流子渡越基区所需要的时间；③ 光生载流子被收集到集电极的时间；④ 输出电路的等效负载电阻R L 与等效电容C ce 所构成的RC 时间。
总时间为上述四项和。
比光电二极管的时间响应长。
通常，硅光电二极管的时间常数一般在0.1µs 以内，PIN 和雪崩光电二极管为ns 数量级，硅光电三极管长达5～10µs。
3.温度特性硅光电二极管和硅光电三极管的暗电流I d 和光电流I L 均随温度而变化，由于硅光电三极管具有电流放大功能，所以硅光电三极管的暗电流I d 和亮电流I L 受温度的影响要比硅光电二极管大得多。
4.光谱响应光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。
图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，它的响应范围为0.4~1.0μm ，峰值波长为0.85μm 。
对于光电二极管，减薄PN 结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高，因为PN 结的厚度减薄后，短波段的光谱容易被减薄的PN 结吸收（扩散长度减小）。
因此，可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和色敏器件等。
实验三 光电三极管特性测试及其变换电路
实验三光电三极管特性测试及其变换电路实验目的、学习掌握光电三极管的工作原理2、学习掌握光电三杨管的基本特性掌掘光电三极管特性测试的方法4、了解光电三极管的基本应用二、实验内容1、光电三极管光电流测试实验2、光电三极管伏安特性测试实验3、光电三极管光电特性测试实验4、光电三极管时间特性测试实验5、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电器件和光电技术综合设计平台1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个1、光通路组件1套5、光电三极管及封装组件1套6、2#迭插头对(红色，50cm) 10根7、2#迭插头对(黑色，50cm) 10根8、示波器1台四、实验原理光电三极管与光电二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。
光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。
其结构如图3-1 (a)所示。
当光敏三极管按图3-1 (b) 所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置，无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流。
这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流是原始光电流的(1+B )倍。
这样集电极电流将随入射光照度的改变而更加明显地变化。
在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用了晶体三极管的电流放大作用，用Ge 或Si单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。
其结构使用电路及等效电路如图4所示。
光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个-般晶体管基极和集电极并联:集电极基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。
光电管型号及参数详解
光电管型号及参数详解光电管是一种能够将光信号转换成电信号的器件，常用于光通信、光电测量、光谱分析等领域。
下面我们将详细介绍几种常见光电管的型号和参数。
1.光电三极管光电三极管是一种采用硫化镉或硒化铅等材料制成的光敏材料的光电管。
它的参数包括灵敏度、功率响应范围、噪声系数等。
常见型号有1N23A、1N914等。
灵敏度是光电三极管对入射光的响应能力，一般用电流增益表示。
功率响应范围是指光电三极管能够接受的入射光功率范围，过大或过小都会影响其工作。
噪声系数是指在光电三极管输出信号中所含有的噪声成分的大小，一般用电压或电流表示。
2.管状光电倍增管管状光电倍增管是一种由光电荧光材料制成的管状结构的光电器件。
它的参数包括放大倍数、漏电流、阴极反应时间等。
常见型号有XP2262、XP2266等。
放大倍数是指管状光电倍增管能够将入射光电子转化为输出光子的倍数。
漏电流是指在正常工作条件下，管状光电倍增管在阴极处漏掉的电流。
阴极反应时间是指管状光电倍增管从阴极接收到光信号后，转化为输出信号所需的时间。
3.光电二极管光电二极管是一种常用的光电管，由硅或锗等材料制成。
它的参数包括响应波长、暗电流、响应时间等。
常见型号有BPW34、SD1052等。
响应波长是指光电二极管的最佳工作波长范围，超过或低于该范围的光信号将无法被光电二极管接收。
暗电流是指在光电二极管无光照射时产生的漏电流。
响应时间是指光电二极管从接收到光信号到输出信号达到稳定所需的时间。
4.光电四极管光电四极管是一种具有四个电极的光电管，在光电测量和光谱分析中广泛应用。
它的参数包括响应波长范围、插入损耗、干扰抑制比等。
常见型号有HH-E4、OEM650等。
响应波长范围是指光电四极管在其中一波长范围内的响应能力，超出该范围的光信号将无法被光电四极管接收。
插入损耗是指光信号通过光电四极管时的功率损耗。
干扰抑制比是指光电四极管对外界干扰信号的抵抗能力，一般用分贝表示。
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4 输 出 3 光 功 2 率 1
0℃
25℃ 70℃
/ mW
0
50 100 电流/mA 150
LED驱动电路及伏安特性
i / mA
Ucc
120 100
RL为限流电阻
RL IF
80 60 40
RL
U cc U F
IF
UF
20 0 1.0 1.5 2.0 2.5
1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效率也达到1 lm/w.
80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材料的 LED，发光效率达到 10 lm/w. 1990年到2001年，AlInGaP的高亮度LED成熟，发 光效率达到 40—50 lm/w. 1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光效率为 0.04 lm/w. 90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光LED， 到目前仍然为该技术.
相100 对 80 灵 60 敏 度 40 /% 20 0 100
光电三极管的频率特性
RL=100kΩ 500
RL=1kΩ
1000
RL=10kΩ
5000 10000 调制频率 / Hz
光电三极管的应用电路
光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路。
J A R1 R2
3DG12 V
R1 A R2
J
3DG12 V
暗电流/mA
50
光电流/mA
400 300 200 100 0
25 0 10 20 30 40 50 60 70
T /º C
10 20 30 40 50 60 70 80
T/º C
光电三极管的温度特性
频率特性
光电三极管的频率特性曲线如图所示。光电三极管的频率特 性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。一般来 说，光电三极管的频率响应比光电二极管差。对于锗管，入射光 的调制频率要求在5kHz以下。硅管的频率响应要比锗管好。
• 光电晶体管的灵敏度比光电二极管高， 输出电流也比光电二极管大，多为毫安 级。 • 但它的光电特性不如光电二极管好，在 较强的光照下，光电流与照度不成线性 关系。 • 所以光电晶体管多用来作光电开关元件 或光电逻辑元件。
• 正常运用时，集电极加正电压。因此，集 电结为反偏臵，发射结为正偏臵，集电结 为光电结。 基区面积做得较大，发射区面积却做得较 小，入射光线主要被基区吸收。与光电二极 管一样，入射光在基区中激发出电子与空穴 。在基区漂移场的作用下，电子被拉向集电 区，而空穴被积聚在靠近发射区的一边。
GaAsP λ p=655nm
700
800
900
发光二极管的光谱特性
1000 λ/nm
发光二极管LED的频率响应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10
ì Æ µÂÊÏÓ¦ H( f )
e £ ½1.1 ns e£ ½2.1 ns e £ ½6.4 ns
100 µ÷ Æ µÂÊf / MHz ÖÆ 1000
0.1 10
发光二极管LED的P-I特性曲线
光电倍增管的结构及工作原理
倍增极
阳极
阴极在光照下发射出光电子，光电子受到电极间电场作 用获得较大能量打在倍增电极上，产生二次电子发射，经过 多极倍增的光电子到达阳极被收集而形成阳极电流，随光信 号的变化。在倍增极不变的条件下，阳极电流随光信号变化 。
光电倍增管（photomultiplier tube, PMT）
由于空穴的积累而引起发射区势垒的降低，其结 果相当于在发射区两端加上一个正向电压，从而引 起了倍率为β+1(相当于三极管共发射极电路中的电 流增益)的电子注入，这就是硅光电三极管的工作原 理。Ic（＝Ie＝（1＋β）Ip）β为电流放大倍数。
•因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶 体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用 是完全相同的。
100 相 对 80 灵 敏 60 度 40 20 0 4000 8000 12000 16000
硅
硅的峰值波长为900nm，锗 的峰值波长为1500nm。由 锗 于锗管的暗电流比硅管大， 因此锗管的性能较差。故 在可见光或探测赤热状态 物体时，一般选用硅管； 但对红外线进行探测时,则 入射光 采用锗管较合适。
3、路灯、霓虹灯的自动控制电路
如要求路灯控制灵敏，可采用如图电路。
防止闪电等短时干扰的路灯控制电路
印刷机纸张监控器
印刷机纸张监控器可以自动监测每次印刷的纸张是 否为一张，如果不是一张则发出报警讯响，停止印刷， 待整理好纸张后，再开始工作。
光控电焊眼罩
汽车车灯全自动控制器
3.3.3 光电倍增管
光电倍增管的应用
用于测量辐射光谱在狭窄波长范围内 的辐射功率。用于分析仪器中，如光谱辐 射仪。
3.4 发光器件
1. 白炽光源
1879年爱迪生发明白炽灯
白炽光源
用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通，一 般白炽灯的辐射光谱是连续的。
发光范围：可见光、大量红外线和紫外线， 所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。
3.4.1 发光二极管(Light emitting diode)
由半导体PN结构成，其工作电压低、响应速度快、寿 命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。 半导体中，由于空穴和电子的扩散，在PN结处形成势垒，从 而抑制了空穴和电子的继续扩散。当PN结上加有正向电压时，势 垒降低，电子由N区注入到P区，空穴则由P区注入到N区，称为少 数载流子注入。所注入到P区里的电子和P区里的空穴复合，注入 到N区里的空穴和N区里的电子复合，这种复合同时伴随着以光子 形式放出能量，因而有辐射发光现象。
UF和IF为二极管参数 例如： GaAs电流选用20mA，GaP电 流选用10mA，即可获得足够 亮度。
u /V
阈值特性与材料有关： GaAs是1.0V；GaAsP、GaAlAs 约为1.5V；发红光的GaP是 1.8V，发绿光的GaP是2.0V， 反向击穿电压一般在-5V以上 。
LED信号控制电路
+5V
Rb1
LED
Vin
Rb2
Re
LED的特点及应用
一、特点
1、 LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角大。 2、 LED的发光颜色非常丰富，通过选用不同的材料，
可以实现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO或GaAaP材料的红色 LED，GaAaP材料的橙色、黄色LED，以及GaN蓝色LED等。而 且通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。 3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高 ，即使在日光下，由LED发出的光也能辨认。正是基于这一 优势，在室外用信息板、广告牌、道路通行状况告示牌等方 面的应用正迅速扩大。
光电三极管的主要特性： 光谱特性
光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的 波长增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以 激发电子空穴对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降， 这是由于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的 电子空穴对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。
1．亮通光电控制电路 当有光线照射于光 电器件上时，使继电器
有足够的电流而动作，
这种电路称为亮通光电 控制电路，也叫明通控 制电路。最简单的亮通 电路如图所示。
2．暗通光电控制电路 如果光电继电器不受光
照时能使继电器动作，而
受光照时继电器释放，则
称它为暗通控制电路。
另一种方法是在亮通电路的基础上加一级倒相器，也可完 成暗通电路的作用。 要说明的是，亮通和暗通是相对而言的，以上分析都是假 定继电器高压开关工作在常开状态，如工作在常闭状态，则亮 通和暗通也就反过来。
3.2.2 光电三极管 • 光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大 作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路 的电流控制，也可以受光的控制。 • 光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、 发射极引出线和基极引出线（有的没有）。 • 制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型， • 国产器件称为3DU系列。
石英套
栅极，Grill 光束 屏蔽 光电倍增管示意图
共有9个打拿极(dynatron)，所加直流电压共为9010V
阳极
1个光子产生106~107个电子
光电倍增管的特点
• • • • • • • 放大倍数很高，用于探测微弱信号； 光电特性的线性关系好 ； 工作频率高 ； 性能稳定，使用方便 ； 供电电压高； 玻璃外壳，抗震性差； 价格昂贵，体积大；
照明领域的又一次革命
3. 发光二极管(Light emitting diode)
LED的发展历史
1965年世界上的第一只商用化LED诞生，用锗制成， 单价45美元，为红光LED，发光效率0.1 lm/w. 1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的LED的发 光效率达到1 lm/w, 并且能够发出红光、橙光和黄 光.
特点：寿命短而且发热大、效率低、动态特 性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高， 是可取之处。
荧光灯将电光源带入新天地
2. 气体放电光源
定义： 利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。
气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电条 件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小，可 得到主要在某一光谱范围的辐射。 低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光 源，统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为254nm，钠灯的 辐射波长为589nm，可被用作单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂 ，由于光线与涂层材料的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化 为更长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范 围的波长，如照明日光灯。 气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3
20 40
2500lx 2000lx 1500lx 1000lx