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[光敏二极管]光敏二极管具体是如何工作的

日期:2022-01-10

  光敏二极管是将光信号转化为电信号的特殊二极管(光接收器件)。它有一个pn结,它的外壳有一个带玻璃的窗口,用于透光。那么它是如何工作的,我们如何使用它呢?


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光敏二极管一、暗电流

在光电导模式下,当没有光时,通过光敏二极管的电流为暗电流。光敏二极管中的暗电流包括半导体结的辐射电流和饱和电流。必须提前测量。特别是在精密光功率测量中,必须仔细考虑和纠正暗电流引起的误差。


光敏二极管二、响应时间

响应速率是光导模式下的光电流与应急灯的比值,单位为 A/W。响应特性也可以表示为光敏二极管的量子效率,即光产生的载流子数与应急光光子数之比。


光敏二极管三、噪声等效功率(NEP)

噪声等效功率是指产生光电流所需的最小光功率,它等于 1 Hz 时噪声功率的 RMS。它大约等于光敏二极管的最小可检测输入功率。一个相关的属性是检测率 (D),它是噪声等效功率的倒数。


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光敏二极管四、频率响应特性

主要由三个因素决定:耗尽层附近光生载流子的扩散时间; 耗尽层中光生载流子的漂移时间;由负载电阻和并联电容决定的电路时间常数。


光敏二极管五、工作方式

有光时,带能量的光子进入PN结,将能量传递给共价键上的电子。一些电子脱离共价键,产生电子-空穴对,也称为光生载流子。光生载流子的数量是有限的,光前的多数载流子数量远大于光生载流子的数量。因此,光生载流子对载流子数量的影响很小,但少数载流子的数量影响很大。这就是光敏二极管在反向电压而不是正向电压下工作的原因。因此,在反向电压下,由光生载流子增加的少数载流子参与漂移运动。在 P 区,光生电子扩散到 PN 结。如果 P 区厚度小于电子扩散长度,则大部分光生电子将通过 P 区到达 PN 结。因此,在光敏二极管制造中,PN结很浅,以促进少数载流子的漂移。


光敏二极管六、光控

光控光敏二极管可用作光电开关,其电路如下图所示。当没有光时,光敏二极管VD1由于反向电压而截止。晶体管VT1和VT2也因无基极电流而截止。继电器处于释放状态。当光在 VD1 上发射时,它从截止过渡到导通。于是,VT1、VT2依次导通,继电器K吸合,接通控制电路。


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