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光电二极管的工作原理(发光二极管图片)

PIN光电二极管的基本工作原理是什么?

光电二极管

的工作原理:

光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个

PN结

,和

普通二极管

相比,在结构上不同的是,为了便于接受入射光照,PN结面积尽量做的大一些,电极面积尽量小些,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。

光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,

反向电流

很小(一般小于0.1微安),称为

暗电流

。当有光照时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子。

它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光电二极管和普通二极管一样具有一个PN结,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,在电路图中文字符号一般为VD。光电三极管除具有光电转换的功能外,还具有放大功能,在电路图中文字符号一般为VT。光电三极管因输入信号为光信号,所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。同光电二极管一样,光电三极管外壳也有一个透明窗口,以接收光线照射。

光电二极管原理

光电二极管,是一种进行光电转换的二极管,其工作原理如下:

光电二极管工作在反向电压作用下,我们将无光照时极微弱的反向电流称为暗电流,将有光照时迅速增至几十微安的反向电流称为光电流。光强的变化引起反向电流的变化,即将光信号转换为电信号,可作为光电传感器件存在于电路中。

当有光照时,反向电流又是如何增大的呢?有光照时,携带能量的光子进入PN结,将能量传递给共价键上的束缚电子,束缚电子能量增至一定程度就后挣脱共价键的束缚,成为光生载流子,同时产生电子空穴对。载流子在反向电压作用下发生漂移,从而使得反向电流迅速增大,且其增大的程度与光强成正比。

光电管的工作原理

光电管原理是光电效应。它一种是半导体材料类型的光电管,它的工作原理:光电二极管又叫光敏二极管,是利用半导体的光敏特性制造的光接受器件。当光照强度增加时,pn结两侧的p区和n区因本征激发产生的少数载流子浓度增多,如果二极管反偏,则反向电流增大,因此,光电二极管的反向电流随光照的增加而上升。光电二极管是一种特殊的二极管,它工作在反向偏置状态下。

常见的半导体材料有硅、锗等。如我们楼道用的光控开关。还有一种是电子管类型的光电管,它的工作原理用碱金属(如钾、钠、铯等)做成一个曲面作为阴极,另一个极为阳极,两极间加上正向电压,这样当有光照射时,碱金属产生电子,就会形成一束光电子电流,从而使两极间导通,光照消失,光电子流也消失,使两极间断开。

光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的

波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。

这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性作用,在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(photoelectriceffect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

光电效应里,电子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金属表面射出,与光照方向无关,光是电磁波,但是光是高频震荡的正交电磁场,振幅很小,不会对电子射出方向产生影响.

光电二极管的工作原理(发光二极管图片)光电二极管的工作原理(发光二极管图片)


光电二极管的工作原理

光电二极管的工作原理如下:

当用光照射PN结时,共价键被电离。这会产生空穴和电子对。由于电子-空穴对的产生而产生光电流。当能量超过1.1eV的光子撞击二极管时,就会形成电子空穴对。当光子进入二极管的耗尽区时,它以高能量撞击原子。这导致电子从原子结构中释放。电子释放后,产生自由电子和空穴。

当用光照射PN结时,共价键被电离。这会产生空穴和电子对。由于电子-空穴对的产生而产生光电流。当能量超过1.1eV的光子撞击二极管时,就会形成电子空穴对。当光子进入二极管的耗尽区时,它以高能量撞击原子。这导致电子从原子结构中释放。电子释放后,产生自由电子和空穴。

光电二极管的工作模式:

光电二极管以三种不同的模式运行,它们是:

(1)光伏模式。

(2)光电导模式。

(3)雪崩二极管模式。

1.光伏模式。

这也称为零偏置模式。当光电二极管工作在低频应用和超强光应用中时,这种模式是首选。当光电二极管受到闪光的照射时,就会产生电压。产生的电压将具有非常小的动态范围并且具有非线性特性。当光电二极管在这种模式下配置OP-AMP时,温度变化会非常小。

2.光电导模式。

在这种模式下,光电二极管将在反向偏置条件下工作。阴极为正极,阳极为负极。当反向电压增加时,耗尽层的宽度也增加。因此,响应时间和结电容将减少。相比之下,这种操作模式速度快,并且会产生电子噪声。

跨阻放大器用作光电二极管的前置放大器。这种放大器的模式保持电压保持恒定,使光电二极管工作在光电导模式。

3.雪崩二极管模式。

在这种模式下,雪崩二极管在高反向偏置条件下工作。它允许将雪崩击穿乘以每个光产生的电子-空穴对。因此,这会在光电二极管内产生内部增益。内部增益增加了设备响应。

PIN光电二极管的基本工作原理是什么?

普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。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。

光电二极管工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。那光电二极管工作原理及其他二极管的工作原理又是什么呢,会是相同的吗?

一、光电二极管工作原理

普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。

光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。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。

二、光敏二极管工作原理

在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜,入射光通过透镜正好照射在管芯上.发光二极管管芯是一个具有光敏特性的PN结,它被封装在管壳内.发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在N型单晶硅上形成的一层薄膜.光敏二极管的管芯以及管芯上的PN结面积做得较大,而管芯上的电极面积做得较小,PN结的结深比普通半导体二极管做得浅,这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力.另外,与普通半导体二极管一样,在硅片上生长了一层SiO2保护层,它把PN结的边缘保护起来,从而提高了管子的稳定性,减少了暗电流。

通过以上介绍二极管的工作原理,你是否清楚了各种二极管的不同及用处呢?更多信息请持续关注。

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