称为光电二极管暗电流共44页文档
【转】光敏二极管的主要特性参数
【转】光敏二极管的主要特性参数①最高反向工作电压VRM: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ID: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，检测弱光的能力越强。
③光电流IL: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10001x。
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。
隔⑤响应时间Tζ:光敏二极管将光信号转化为电信号所需要的时间。
响应时司越短，说明光敏二极管的工作频率越高。
⑥正向压降VF: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Cj:指光敏二极管PN结的电容。
Cj是影响光电响应速度的主要因索。
结面积越小，结电容Cj也就越小，则工作频率越高。
光敏二极管又称光电二极管，目前使用最多的是Si光电二极管。
它有四种类型：PN结型，PIN结型，雪崩型和肖特基结型。
以下简介PN结型光敏二极管。
PN结型光敏二极管同普通二极管一样，也是PN结构造，只是结面积较大，结深较浅，管壳上有光窗，从而使人射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转换，大的结面积增加了有效光面积，提高了光电转换效率。
在无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向饱和电流叫暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。
在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。
在有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内（UR≥5V），其反向电流将随光照强度（10-3~103lx范围内）的增加而线性增加，这时的反向电流又叫光电流。
因此，对应一定的光照强度，光敏二极管相当于一个恒流源。
在有光照而无外加电压时，光敏二极管相当于一个电池，P区为正，N区为负。
光电器件及应用
任务１认识光敏电阻的应用电路及产品
• 五、火焰检测报警器 • 火焰检测报警器是当物质燃烧时， 在产生烟雾和放出大量气体时，
也会产生可见或不可见的光辐射。 该报警器也称为感光式火灾探测 器， 是用于响应火灾的光特性， 即感应火焰燃烧的光照强度和火焰 的闪烁频率， 如图２ －７ 所示。 • 六、光敏电阻的特点 • 优点: 光敏电阻具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用 • 寿命长、体积小、无极性、使用方便等优点， 所以应用广泛。 此外 ， 许多光敏电阻对红外线敏感， 适宜在红外线光谱区工作。 • 缺点: 响应时间长， 频率特性差， 强光线性差， 受温度影响大。 型 号相同的光敏电阻参数参差不齐， 并且由于光照特性的非线性， 不 适宜在测量要求线性的场合工作， 常用作开关式光电信号的传感元 件。
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任务１认识光敏电阻的应用电路及产品
• (３) 在明暗环境发生变化的情况下， 对比电路结构和光敏电阻在电 路中的工作情况。
• (４) 在规定课时内完成几个应用电路的认识。
• 相关知识
• 一、光敏电阻调光电路 • 光控调光电路工作原理是当周围光线变弱时引起光敏电阻ＲＧ 的阻
值增加， 使加在电容Ｃ 上的分压上升， 进而使可控硅的导通角增大 ， 达到增大照明灯两端电压的目的； 反之， 若周围的光线变亮， 则 ＲＧ 的阻值下降，导致可控硅的导通角变小， 照明灯两端的电压也 同时下降， 使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制， 如图２ －２ 所示。
具有放大功能。 目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。 这是 由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。 硅光电 三极管是用Ｎ 型硅单晶做成Ｎ － Ｐ － Ｎ 结构的。 管芯基区面积做 得较大， 发射区面积却做得较小， 入射光线主要被基区吸收。
光电二极管的工作原理及性能分析
光电二极管的工作原理及性能分析光电二极管是一种常见的光电转换器件，广泛应用于各个领域，包括通信、光电测量和光电传感等。
它通过光的照射产生电流，具有高灵敏度、快速响应和低噪声等优点。
本文将介绍光电二极管的工作原理以及对其性能的分析。
【工作原理】光电二极管基于内部的PN结原理工作。
PN结是由P型半导体和N型半导体的结合组成的，其内部存在着能隙。
当光线照射到PN结上时，能够被吸收并提供足够的能量以兴趣电子从价带跃迁到导带。
这种跃迁过程会产生电子-空穴对，其中电子向N区迁移，空穴向P区迁移，形成电流。
因此，光电二极管的工作原理可以简单归纳为光生载流子的产生。
【性能分析】光电二极管的性能可以通过以下几个方面进行分析。
首先是光电二极管的响应速度。
响应速度是指光电二极管从接收到光信号到产生响应的时间。
它受到载流子的迁移速度和电荷扩散的影响。
通常情况下，响应速度越快，光电二极管的性能越优越。
为了提高响应速度，一种常见的方法是减小光电二极管的结容量，增加载流子的迁移速度。
其次是光电二极管的灵敏度。
灵敏度是指光电二极管对光信号的响应程度。
一般来说，灵敏度高的光电二极管能够更好地转换光信号为电信号。
光电二极管的灵敏度与外部电路以及半导体材料的选择密切相关。
选择合适的半导体材料可以提高灵敏度，而调整外部电路则可以优化光电二极管的工作条件。
第三是光电二极管的线性范围。
线性范围是指光电二极管在不同光照强度下电流输出的变化情况。
光电二极管的线性范围受到光生载流子的产生和收集过程的影响。
当光照强度较小时，光生载流子的数量较少，此时光电二极管的输出电流较小。
而当光照强度较大时，光生载流子的数量增加，光电二极管的输出电流也随之增加。
在合适的电流范围内，光电二极管的输出电流与光照强度呈线性关系。
最后是光电二极管的噪声特性。
光电二极管的噪声可以分为热噪声和暗电流噪声两种。
热噪声是由于光电二极管内部电阻产生的，一般与温度有关。
暗电流噪声则是光电二极管在无光照射的情况下产生的漏电流引起的，会对信号的检测产生干扰。
传感器-(光电式)讲课文档
第2章 光电式传感器 10
莫尔条纹
第三十九页，共91页。
第2章 光电式传感器 10
（1）莫尔条纹移动方向与两光栅相对移动方向垂 直。 （2）莫尔条纹有位移的放大作用。
第四十页，共91页。
第2章 光电式传感器 10
第四十一页，共91页。
第2章 光电式传感器 10
光栅产生位移时，莫尔条纹便随着产生位移，若用光电 器件记录莫尔条纹通过某点的数目，便可知主光栅移动的 距离，也就测得了被测物体的位移量。
第四十五页，共91页。
第11、2章什么是光光电纤式传感传器感？器其在11检测液位、温度方面
怎么应用？
第四十六页，共91页。
第2章 光电式传感器 11
光纤传感器
光纤传感器就是将光纤自身作为敏感元件（也 称作测量臂），直接接收外界的被测量。被测量 可引起光纤的长度、折射率、直径等方面的变化， 从而使得在光纤内传输的光被调制。若将光看成 简谐振动的电磁波，则光可以被调制的参数有四 个，即振幅（强度）、相位、波长和偏振方向。
第八页，共91页。
图8-4
第2章 光电式传感器 4
4、光电二极管、光电三极管的结构？光电特性？
将光敏二极管的
PN 结设置在透明管壳 顶部的正下方，光照 射到光敏二极管的PN 结时，电子-空穴对数 量增加，光电流与照 度成正比。
第九页，共91页。
第2章 光电式传感器 4
光敏二极管 w光敏二极管在电路中的符号如图8-5所示。光敏二极 管的PN结装在透明管壳的顶部，可以直接受到光的 照射。使用时要反向接入电路中，即正极接电源负 极，负极接电源正极。即光敏二极管在电路中处于 反向偏置状态。无光照时，与普通二极管一样，反 向电阻很大，电路中仅有很小的反向饱和漏电流， 称暗电流。
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案目录一、内容描述 (2)二、光电二极管基本知识 (3)1. 光电二极管的工作原理 (4)2. 光电二极管的特性与参数 (4)三、光电二极管检测电路的工作原理 (6)1. 光电检测电路的基本概念 (7)2. 光电检测电路的工作原理详解 (7)四、设计方案 (9)1. 设计目标及要求 (10)2. 电路设计 (11)（1）电路拓扑结构 (12)（2）元器件选择与参数设计 (13)3. 信号处理与放大电路 (15)（1）信号输入与处理电路 (16)（2）信号放大电路 (17)4. 电源及辅助电路设计 (18)（1）电源电路设计 (20)（2）保护及指示电路设计 (21)五、实验验证与优化 (22)1. 实验设备与工具准备 (23)2. 实验操作流程及步骤说明 (24)3. 数据记录与分析处理 (25)4. 电路性能评估与优化建议 (26)六、实际应用场景及推广价值 (27)1. 实际应用场景分析 (28)2. 推广价值及市场前景展望 (29)七、总结与展望 (30)一、内容描述光电二极管检测电路是一种基于光电效应工作的电子检测电路，主要用于检测光信号的强度或光照度。
该电路通过光电二极管将光信号转换为电信号，进而实现对光信号的测量、监控和控制。
本文将详细介绍光电二极管检测电路的工作原理及设计方案。
在光电二极管检测电路中，光电二极管作为核心元件，其工作原理主要基于光电效应。
当光线照射到光电二极管时，光子能量被材料中的电子吸收，从而使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对，产生光生电流。
通过测量光生电流的大小，可以反映光照度的强弱。
根据不同的应用场景和需求，光电二极管检测电路的设计方案也有所不同。
常见的设计方案包括：直接测量法：通过测量光电二极管产生的光生电流来直接反映光照度。
这种方法简单直观，但受限于光电二极管的响应速度和灵敏度，适用于低光照度测量。
信号放大法：通过对光电二极管产生的光生电流进行放大处理，可以提高测量灵敏度和精度。
光电二极管特性测试及其变换电路
式中， 为波长为 时的入射光功率； 为光电探测器在入射光功率 作用下的输出信号电压； 则为输出用电流表示的输出信号电流。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V(λ)。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P(λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为 的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号） 可得单色辐射功率 ，再通过（1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。
图5光电二极管伏安特性电路图
（1）组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源驱动模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。将三掷开关S2拨到“静态”。
（3）按图2-3所示的电路连接电路图，E选择0-15V直流电压，负载RL选择RL=2K欧。
（4）打开电源，顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为400Lx，保持光照度不变，调节可调直流电压电位器，记录反向偏压为0V、2V、4V、6V、8V、10V、12V时的电流表读数，填入下表，关闭电源。
(6)光电二极管光谱特性测试实验
3
(1)光电器件实验仪1台
(2)示波器1台
(3)万用表1个
(4)计算机1套
4
光电二极管又称光敏二极管。制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多,加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此,硅光电二极管得到了广泛应用。
（3）按图2-3连接电路图，E选择0-15V直流电压，RL取RL=1K欧。
光电二极管iv转换电路
光电二极管iv转换电路光电二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电信号的电子器件。
它是一种半导体器件，其结构类似于普通的二极管。
光电二极管具有单向导电性，当光照射到其PN结上时，会产生光生载流子，从而形成电流。
因此，光电二极管被广泛应用于光电转换、光通信、光测量等领域。
为了更好地利用光电二极管的性能，我们需要设计一种合适的IV转换电路。
IV转换电路是一种将光电二极管的电流信号转换为电压信号的电路。
它能够将电流信号转换为与电压成正比的输出信号，从而方便我们进行电压信号的处理和分析。
IV转换电路的基本原理是利用一个负反馈放大器将光电二极管的电流信号转换为电压信号。
放大器的输入端连接光电二极管，输出端连接一个负载电阻。
当光照射到光电二极管上时，产生的电流通过放大器被放大，并通过负载电阻形成一个输出电压。
在设计IV转换电路时，我们需要考虑以下几个关键参数：1. 光电二极管的暗电流：光电二极管在没有光照射时会产生暗电流。
这个暗电流会对输出信号产生干扰，因此需要尽量将其降低到最小。
2. 光电二极管的响应时间：光电二极管的响应时间是指它从光照射到产生电流的时间。
响应时间越短，光电二极管对快速变化的光信号的响应能力就越强。
3. 放大器的增益：放大器的增益决定了输出电压的大小。
通常情况下，我们希望输出电压能够尽量与输入光信号的强度成正比。
为了满足以上要求，我们可以采用以下几种方法来设计IV转换电路：1. 选择合适的光电二极管：不同的光电二极管具有不同的特性，如暗电流、响应时间等。
我们可以根据具体的应用需求选择合适的光电二极管。
2. 降低暗电流：可以通过选择低暗电流的光电二极管或者采用温度补偿的方法来降低暗电流的影响。
3. 使用高速放大器：如果需要对快速变化的光信号进行转换，可以选择具有较高带宽的放大器。
4. 负反馈设计：通过在放大器的输入端加入负反馈电阻，可以提高放大器的稳定性和线性度。
除了以上的基本设计考虑因素，我们还可以根据具体的应用需求来进行一些定制化的设计。
光电二极管检测方法
光电二极管（Photodiode）是一种光电器件，它能够将光信号转换为电信号。
检测光电二极管的方法通常涉及评估其光电转换效率、响应速度、暗电流、灵敏度等参数。
以下是一些常见的光电二极管检测方法：1. 光电转换效率测试：-使用已知光强度的光源照射光电二极管。
-测量通过光电二极管的电流或电压变化。
-计算光电转换效率，即光电流与入射光强度之比。
2. 响应速度测试：-评估光电二极管对光信号变化的响应时间。
-可以通过改变光源的开关速度或使用脉冲光源来实现。
-通常使用示波器和光脉冲发生器来监测和记录响应波形。
3. 暗电流测试：-在无光照条件下测量光电二极管的电流。
-暗电流反映了光电二极管的噪声和泄漏电流水平。
4. 灵敏度测试：-测量光电二极管对弱光信号的响应能力。
-通常通过降低入射光的强度来评估。
5. 光谱响应测试：-评估光电二极管对不同波长光的响应。
-使用光谱仪或波长可调的光源来测试。
6. 温度特性测试：-测量光电二极管在不同温度下的性能变化。
-温度变化可能会影响光电二极管的响应速度、暗电流和光电转换效率。
7. 线性度测试：-评估光电二极管输出与输入光强度之间的线性关系。
-通常通过绘制电流-光强度曲线来评估。
8. 稳定性测试：-长时间监测光电二极管的性能，以评估其稳定性和可靠性。
9. 噪声测试：-评估光电二极管输出信号的噪声水平。
-可以通过频谱分析仪来检测噪声功率。
10. 保护电路测试：-检测光电二极管保护电路（如反向偏压保护）的有效性。
在实际应用中，光电二极管的检测通常需要使用专业的测试设备和软件，以确保准确和可靠的测量结果。
此外，根据不同的应用场景和性能要求，检测方法可能会有所不同。
论碲镉汞光电二极管的暗电流(上)
论 碲 镉 汞 光 电二 极 管 的 暗 电 流 （ ） 上
王 忆 锋 毛 京 湘 刘 黎 明 王 丹 琳
（ 明 物理 研 究所 ，云 南 昆 明 ６ ０ ２ ） 昆 ５２ ３
摘 要 ：对 于 工作 在 １ ３ ０
（ ｎ ｎ ｓｉ ｔ ｆ ｈ ｓ ｓ Ｋｕ ｉｇ ５ ２ ３ Ｃ ｉａ Ｋｕ ｍｉｇＩ ｔ ｕ ｅｏ ｙ ｉ ， ｍｎｎ ６ ０ ２ ， ｈｎ ） ｎ ｔ Ｐ ｃ
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： Ｆ ｒｖ ｒｏ ｓ ｉ ｆ ａ ｅ ｈ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｎ ｔ ｅ ｗａ ｅ ｅ ｇ ｈ ｒ ｇ ｏ ｒ ｍ Ｌ ｔ ｔａ ｔ ｏ ａ ｉ ｕ ｎ ｒ ｒ ｄ ｐ ｏ ｏ ｌ ｃ ｒｃ ｄ ｔ ｃ ｏ ｓｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｉ ｈ ｖ ｌｎ ｔ ｅ ｉ ｎ ｆｏ １ Ｌ ｍ ｏ
Ｏ ｎ ｈｅ Ｄ ａｒ Ｃ ｕｒ ｅ ｎ ｅｒ ｕｒ Ｃ ａｄｍ ｉ ｔ ｋ ｒ ｎｔ ｉ Ｍ ｃ ｙ ｕｍ Ｔｅ ｌ ｉ ｈｏｔ ｌｕｒ ｄｅ Ｐ ｏｄｉ ｏｄｅｓ
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ａ ｄ ａ ｌ ｚ ｎ ｈ ｅａ ｅ ｅ ｅ ｅ ｃ ｓｐ ｌ ｈｅ ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ， ｈ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ＣＴ ａ ｋ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｌ ｔ ｄ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｕｂ ｉ ｄ ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ Ｍ ｓ ｄｒ
极 管 暗 电流 有 关 问 题 的 理 解 和 体 会 。
2.3光电二极管解析
Ip为光电流，V为理想二极
管，Cf为结电容，Rsh为
漏电阻，Rs为体电阻， RL为负载电阻；图2是从
图1简化来的，因为正常
运用时，光电二极管要 加反向电压，Rsh很大， Rs很小，所以图b中的V、 Rsh、Rs都可以不计
ω：入射光的调制圆频率，ω＝2πf，f为入射光的调制 频率，τ = CfRL，IL的模量为
(5)PN光电二极管的温度特性
(6)入射特性
由于入射窗口不同，造成光电灵敏度随入射 方向而变化的特性。
聚光透镜：由于聚光位置与入射光位置有关， 排除了杂散光的干扰，当入射光与入射光 主轴重合时，灵敏度最大。
平板透镜：聚光作用差，易受杂散光的干扰， 光易反射，极值灵敏度小。
7.频率特性：
光电二极管的等效电路：
1 2
IL
Ip
一般2DU硅光电二极管的结电容为3PF，响 应时间为0.1us，带宽为2MHz。 要改变频率特性，就要改变时间常数。
(8) 噪声
光电二极管的噪声包含：低频噪声Inf、散粒噪声Ins和热噪声InT
等3种噪声。其中，散粒噪声是光电二极管的主要噪声，低频噪
声和热噪声为其次要因素。 散粒噪声是由于电流在半导体内的散粒效应引起的，它与 电流的关系
UL Ip 1 jwC j RL Ip 1 jwRL C j 1 1
2 2
RL I p 1 jwRL C j (2 17)
(2 16)
IL
IL
着入射 光调制频率的增加而减小。当 ω=1/τ时，这时f = 1/2πτ 称为上限截止频率，或称为带宽。
由式τ = CfRL与f = 1/2πτ知，Cf小，τ则小，频带将变宽。因此，这种 管子最大的特点是频带宽，可达10GHz。另一个特点是，因为I层很厚， 在反偏压下运用可承受较高的反向电压，线性输出范围宽。