光电检测器件(3)光电二极管解析

光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
无人遮挡红外线时，PD接收到红外线，光电源使VT1导通，其集电极呈低 电平；当有人进出遮挡红外线时，VT1截止，其集电极呈高电平。当人进入或走 出卫生间时，集电极输出一个正脉冲。
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
电路Ⅱ是微分触发电路，当人体进出遮挡红 外线时，VT1集电极产生一个正脉冲。由于C1的 电压不能突变，在R3上形成一个尖脉冲，它使 VT2触发导通，其波形如图所示。
光敏二极管接法
可以不加偏压，与光电池不同，光敏二极管一般在负偏压情况下使用。
光电二极管的光照特性
光敏二极管体积小，灵敏度高，响应时间短，光谱响应在可 见到近红外区中，光电检测中应用多。
光电二极管的伏安特性
加正向偏压时， 表现为单向导电性。
作为光敏二极管使用时，需要加反向偏压，当有光照时会产生光电流，且光 电流远大于反向饱和电流。
光电二极管的基本结构
前极
N+
N
环极
N+
P
后极
环型光电二极管的结构
后级
hν 前级
VA 环级
RL
等Fra Baidu bibliotek电路
光敏二极管与普通二极管一样有一个PN结，属于单向导电性的非线形元 件。外形不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照 射，实现光电转换。
外加反向偏压 光电二极管（光敏二极管）
光敏二极管符号
反向偏压可以减小载流子的渡越时间和二极管的极间电容。
I
E2>E1>E0
i
暗电流
O E = 200 lx E = 400 lOx
E3 E1
u
E0
U
反向偏压较小时 反向电压达到一定值时。
光电二极管的光谱特性
1、光敏二极管在较小负载 电阻下，光电流与入射光功 率有较好的线性关系。 2、光敏二极管的响应波长 与GaAs激光管和发光二极 管的波长一致，组合制作光 电耦合器件。 3、光电二极管结电容很小 ，频率响应高，带宽可达 100kHz。
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
人进入卫生间时，灯自动亮；人走出卫生间，灯自动灭，并且只有在天黑时 这种控制才起作用，白天灯不会亮。该电路由4部分电路组成：Ⅰ为光电检测人 体进出电路；Ⅱ为微分触发电路；Ⅲ为双稳态电路；Ⅳ为驱动电路。
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
电路Ⅰ是由红外发光二极管、光电二极管及三极管VT1组成的人体进出检测 电路（安装在卫生间进门口）。
光敏二极管阵列
将光敏二极管以线列或面阵形式集合在一起，用来同时探测 被测物体各部位提供的不同光信息，并将这些信息转换为电信号 的器件。
3.3 光电二极管与光电三极管
光电二极管的分类：
按材料分，光电二极管有硅、砷化镓、锑化铟光电二极 管等许多种。按结构分，有同质结与异质结之分。其中最 典型的是同质结硅光电二极管。
光电二极管的应用：光电式转速表
转速是指每分钟或每秒钟内旋转物体转动的圈数。机械式转速表和接触式电子转速 表精度不高，影响被测物的运转状态，已不能满足自动化的要求。光电式转速表属于反 射式光电传感器，它可以在距被测物数十毫米处非接触地测量转速。由于光电器件的动 态特性较好，所以可以用于高转速的测量而又不干扰被测物的转动，下面是它的原理图。
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
电路Ⅲ是由NE555及外围电路组成的双稳态电路。在天黑时，VT2每触发导 通一次，NE555的3脚电平变换一次（高电平时，灯亮；低电平时，灯灭）；白 天，由于光敏电阻阻值减小，双稳态电路不起作用，3脚呈低电平。
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
电路Ⅳ是驱动电路，由VT4驱动继电器K。当3脚输出高电平时，VT4导通， K吸合，灯亮；3脚输出低电平时，灯灭。
1. 基本结构相同，由一个PN结组成； 2. 光电二极管的光敏面小，结面积小，频率特性好，虽然
光生电动势相同,但光电流普遍比光电池小,为数微安。 3. 掺杂浓度：光电池约为1016-1019/cm3，硅光电二极管
1012~1013/cm3， 4. 电阻率：光电池0.1-0.01Ω/cm，光电二极管1000Ω/cm。 5. 光电池零偏压下工作，光电二极管反偏压下工作。
光电二极管的应用2：光电路灯自动控制
光电二极管的典型应用电路
+E
hν
hν
RL
Vo
Vo
E
RL
应用电路
光电二极管的典型应用电路
C
_
Rf
Rf
Rf
_
2CR
A
+
Vo
A
+
Vo
RL 2CR
电流放大型
电压放大型
3.3 光电二极管与光电三极管
光电二极管的类型：硅、锗、PIN、APD
光电二极管与光电池的特性比较
光电二极管的应用：光电式转速表
光源l发出的光线经透镜2会聚成平行光束，照射到旋转物体上的反光纸4反射回来， 经透镜5聚焦后落在光敏二极管6上。它产生与转速对应的电脉冲信号，经放大整形电路8 得到了TTL 电平的脉冲信号，再经频率计电路9处理后由显示器10显示出每分钟或每秒钟 的转数即转速。
3.3 光电二极管