基本介紹
- 中文名：光敏二極體
- 外文名：photodiode
- 作 用：將光信號變成電信號
- 其他名稱：光電二極體
- 特性：單嚮導電性
簡介,工作原理,基本特性,檢測,套用,
簡介
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。
工作原理
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結面積儘量做的大一些，電極面積儘量小些，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結後，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視窗以接收光線照射，實現光電轉換，在電路圖中文字元號一般為VD。
基本特性
(1) 光譜特性
(2) 伏安特性
(3) 光照特性
(4) 溫度特性
(5)頻率回響特性
檢測
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，當測正向電阻時，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線時，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，環極和後極(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後反向電阻大大下降。
區分環極和前極的辦法是，在反向連線情況下，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。
套用
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套用。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、數位訊號處理）。
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套用。對於許多套用產品來說，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組，這個模組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。
在醫療套用設備中，光電二極體也有著廣泛的套用，例如X射線計算機斷層成像以及脈搏探測器。
