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光电二极管是如何工作的,如何使用光电二极管

科技观察员 来源:homemade-circuits 作者:homemade-circuits 2023-06-29 10:45 次阅读

什么是光电二极管?

光电二极管是感测光的二极管。它有两条腿,有各种形状和包装。当光照射到光电二极管时,电流以两种方式之一流过它:要么从光中产生小电流,要么光允许更大的电流流过。

光电二极管符号看起来像发光二极管的符号,只是其箭头指向内部。

光电二极管符号

光电二极管符号

如何使用光电二极管

当您在没有任何偏置电压的情况下操作光电二极管时,照射在其上的光会在其端子上产生一个小电压。

用光测量光电二极管两端的电压

如果在电阻器上连接一个电阻器,则流过电阻器的电流非常小。这称为光伏模式,在低频条件下效果最佳(即当灯没有很快打开和关闭时)。

光电二极管连接到电阻器

另一方面,当它反向偏置时,即阳极连接到负电压,阴极连接到正电压,它处于光导模式。在这种模式下,它更像是一个开关。光电二极管上的光“关闭开关”,电流流过光电二极管:

在这种模式下,它可以更快地打开和关闭。光电二极管通常以这种模式使用。

光电二极管的类型

根据Byju的说法,有四种类型的光电二极管:

PN光电二极管:在反向偏置模式下使用的简单p-n结光电二极管。

PIN光电二极管:p-n结光电二极管,在接合处在p型和n型材料之间具有本征半导体层。当需要更大的表面积进行光照时,它使用。

雪崩光电二极管:一种p-n结光电二极管,可用于深度反向偏置条件。它具有更高的光伏电流,因为在p-n结中产生更多的电子 - 空穴对。

肖特基光电二极管:它由多个肖特基二极管组成,以更高的速度和更大的波长工作。

光电二极管如何工作?

在内部,光电二极管具有p-n结,该结是p型半导体材料与n型半导体材料融合时形成的。p型半导体材料具有空穴作为正移动电荷载流子,而n型半导体材料具有电子作为负移动电荷载流子。

由于p-n结具有带相反电荷的移动载波,因此它们相互中和并在接合处形成耗尽区域。它被称为耗尽区域,因为它没有任何移动电荷载流子。p-n结中的p型材料部分没有空穴,因此带负电。类似地,p-n结中的n型半导体部分带正电。

当具有足够能量的光子(或光)落在光电二极管的p-n结上时,它们会破坏并电离不动原子的共价键。这会产生新的电子-空穴对。这种现象称为光电效应。产生的电子被扫向n型材料(因为n型材料的耗尽区带正电)。孔被扫向p型材料(因为p型材料的耗尽区域带负电)。这种电荷流导致光电流或简单的电流。

换句话说,光电二极管感测光并产生电流作为输出。光电二极管也称为光电传感器、光电探测器或光探测器。

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