光敏二極體

1.光敏二極體也叫光電二極體。光敏二極體與半導體二極體在結構上是類似的，其管芯是一個具有光敏特徵的PN結，具有單嚮導電性，因此工作時需加上反向電壓。無光照時，有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極體截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增光敏二極體加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列。

2.光敏三極體和普通三極體相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。

通常基極不引出，但一些光敏三極體的基極有引出，用於溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發射極，從而在集電極迴路中得到一個放大了相當於β倍的信號電流。不同材料製成的光敏三極體具有不同的光譜特性，與光敏二極體相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。

光敏二極體是將光信號變成電信號的半導體器件。它的核心部分也是一個PN結，和普通二極體相比，在結構上不同的是，為了便於接受入射光照，PN結面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結的結深很淺，一般小於1微米。

光敏二極體是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很小（一般小於0.1微安），稱為暗電流。當有光照時，攜帶能量的光子進入PN結后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產生電子---空穴對，稱為光生載流子。

它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導”。光敏二極體在一般照度的光線照射下，所產生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載，負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應變化。

光敏二極體、光敏三極體是電子電路中廣泛採用的光敏器件。光敏二極體和普通二極體一樣具有一個PN結，不同之處是在光敏二極體的外殼上有一個透明的窗口以接收光線照射，實現光電轉換，在電路圖中文字元號一般為VD。光敏三極體除具有光電轉換的功能外，還具有放大功能，在電路圖中文字元號一般為VT。光敏三極體因輸入信號為光信號，所以通常只有集電極和發射極兩個引腳線。同光敏二極體一樣，光敏三極體外殼也有一個透明窗口，以接收光線照射。

(1)光譜特性

(2)伏安特性

(3)光照特性

(4)溫度特

(5)頻率響應性

檢測光敏二極體，可用萬用表Rx1k電阻檔。當沒有光照射在光敏二極體時，它和普通的二極體一樣，具有單嚮導電作用。正向電阻為8-9kΩ，反向電阻大於5MΩ。如果不知道光敏二極體的正負極，可用測量普通二極體正、負極的辦法來確定，當測正向咆阻時，黑表筆接的就是光敏二極體的正極。

當光敏二極體處在反向連接時，即萬用表紅表筆接光敏二極體正極，黑表筆接光敏二極體負極，此時電阻應接近無窮大(無光照射時)，當用光照射到光敏二極體上時，萬用表的錶針應大幅度問右偏轉，當光很強時，錶針會打到0刻度右邊。

當測量帶環極的光敏二極體時，環極和后極(正極)也相當一個光敏二極體，其性能也具有單嚮導電作用和見光后反向電阻大大下降。

區分環極和前極的辦法是，在反向連接情況下，讓不太強的光照在光敏二極體上，阻值略小的是前極，阻值略大的是環極。

光敏二極體是利用硅PN結受光照后產生光電流的一種光電器件。光敏二極體的結構與普通半導體二極體在結構上是相似的。有的光敏二極體為了提高其穩定性，還外加了一個屏蔽接地腳，外形似光敏三極體。光敏二極體工作於反向偏壓，其光譜響應特性主要由半導體材料中所摻的雜質濃度所決定。

同一型號的光敏二極體在一定的反偏電壓、相同強度和不同波長的入射光照射下，產生的光電流並不相同，但有一最大值。不同型號的光敏二極體在同一反偏電壓、同一強度的入射光照射下，所產生的光電流最大值也不相同，且光電流最大值所對應的入射光的波長也不相同。

光敏二極體在設計和製作時盡量使PN結的面積相對較大，以便接收入射光。光敏二極體是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極體電流變化，這就可以把光信號轉換成電信號，成為光電感測器件.

當光照通過天窗或玻璃凸鏡人射在PN結上時，由於吸收光能址則使PN結附近逸出大量自由電子，相應地也產生相同數量空穴，隨著自由電子一空穴對的不斷增加，光電流也不斷增加。其光電流量值與照度成正比。光敏二極體的PN結設置於透明管殼的內部墓座上，可以通過透明天窗或玻璃凸鏡接受光照，它在電路中採用反向偏置接法。

光敏小，一般為光敏二極體負載的1/10。

PN結型光電二極體與其他類型的光探測器一樣，在諸如光敏電阻、感光耦合元件以及光電倍增管等設備中有著廣泛應用。它們能夠根據所受光的照度來輸出相應的模擬電信號（例如測量儀器）或者在數字電路的不同狀態間切換（例如控制開關、數字信號處理）。

光電二極體在消費電子產品，例如CD播放器、煙霧探測器以及控制電視機、空調的紅外線遙控設備中也有應用。對於許多應用產品來說，可以使用光電二極體或者其他光導材料。它們都可以被用於測量光，常常工作在照相機的測光器、路燈亮度自動調節等。

所有類型的光感測器都可以用來檢測突發的光照，或者探測同一電路系統內部的發光。光電二極體常常和發光器件（通常是發光二極體）被合併在一起組成一個模塊，這個模塊常被稱為光電耦合元件。如果這樣就能通過分析接收到光照的情況來分析外部機械元件的運動情況（例如光斬波器）。光電二極體另外一個作用就是在模擬電路以及數字電路之間充當中介，這樣兩段電路就可以通過光信號耦合起來，這可以提高電路的安全性。

在科學研究和工業中，光電二極體常常被用來精確測量光強，因為它比其他光導材料具有更良好的線性。

在醫療應用設備中，光電二極體也有著廣泛的應用，例如X射線計算機斷層成像以及脈搏探測器。

PIN結型光電二極體一般不用來測量很低的光強。如果弱光情況下需要高靈敏度探測器，雪崩光電二極體、感光耦合元件或者光電倍增管就能發揮作用，例如天文學、光譜學、夜視設備、激光測距儀等應用產品。