紅外接收二極體又叫紅外光電二極體。它廣泛用於，如音響、彩色電視機、空調器、VCD視盤機、DVD視盤機以及錄像機等。
紅外接收二極體是電子電工專業比不可缺的一種材料。
基本介紹
- 中文名：紅外接收二極體
- 外文名：Infrared receiver diode
- 別名：紅外光電二極體
- 套用：各種家用電器的遙控接收器中
簡介,用途,結構原理,工作原理,遙控系統,紅外遙控,
簡介
用途
它廣泛用於各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機、空調器、VCD視盤機、DVD視盤機以及錄像機等。 紅外接收二極體能很好地接收紅外發光二極體發射的波長為940nm的紅外光信號，而對於其他波長的光線則不能接收。因而保證了接收的準確性和靈敏度。 紅外接收二極體的結構如圖所示。最常用的型號為RPM-301B。
結構原理
光敏二極體的結構與工作原理 光敏二極體又稱光電二極體，它與普通半導體二極體在結構上是相似的。在光敏二極體管殼上有一個能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好照射在管芯上。光敏二極體管芯是一個具有光敏特性的PN結，它被封裝在管殼內。光敏二極體管芯的光敏面是通過擴散工藝在N型單晶矽上形成的一層薄膜。光敏二極體的管芯以及管芯上的PN結面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結的結深比普通半導體二極體做得淺，這些結構上的特點都是為了提高光電轉換的能力。另外，與普通半導體二極體一樣，在矽片上生長了一層SiO2保護層，它把PN結的邊緣保護起來，從而提高了管子的穩定性，減少了暗電流。
光敏二極體與普通二極體一樣，它的PN結具有單嚮導電性，因此，光敏二極體工作時應加上反向電壓，如圖所示。當無光照時，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1 * 10^-8 ~ 1*10^ -9 安培(稱為暗電流)，此時相當於光敏二極體截止;當有光照射時，PN結附近受光子的轟擊，半導體內被束縛的價電子吸收光子能量而被擊發產生電子一空穴對。這些載流子的數目，對於多數載流子影響不大，但對P區和N區的少數載流子來說，則會使少數載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強度的變化而相應變化。光電流通過負載RL時，在電阻兩端將得到隨入射光變化的電壓信號。光敏二極體就是這樣完成電功能轉換的。
工作原理
紅外接收頭一般是接收、放大、解調一體頭，一般紅外信號經接收頭解調後，數據 “0”和“1”的區別通常體現在高低電平的時間長短或信號周期上，單片機解碼時，通常將接收頭輸出腳連線到單片機的外部中斷，結合定時器判斷外部中斷間隔的時間從而獲取數據。重點是找到數據“0”與“1”間的波形差別。
3條腿的紅外接收頭一般是接收、放大、解調一體頭，接收頭輸出的是解調後的數據信號（具體的信號格式，搜“紅外 信號 格式”，一大把），單片機裡面需要相應的讀取程式。
紅外通信是利用紅外技術實現兩點間的近距離保密通信和信息轉發。它一般由紅外發射和接收系統兩部分組成。發射系統對一個紅外輻射源進行調製後發射紅外信號，而接收系統用光學裝置和紅外探測器進行接收，就構成紅外通信系統。
先講一講什麼是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長範圍為0.62～0.76μm；紫光的波長範圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。
遙控系統
常用的紅外遙控系統一般分發射和接收兩個部分。發射部分的主要元件為紅外發光二極體。它實際上是一隻特殊的發光二極體，由於其內部材料不同於普通發光二極體，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發光二極體發出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發光二極體相同，只是顏色不同。紅外發光二極體一般有黑色、深藍、透明三種顏色。判斷紅外發光二極體好壞的辦法與判斷普通二極體一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發光二極體的正、反向電阻即可。紅外發光二極體的發光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業餘條件下只能用拉距法來粗略判定。
接收部分的紅外接收管是一種光敏二極體。在實際套用中要給紅外接收二極體加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極體在電路中套用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極體一般有圓形和方形兩種。
由於紅外發光二極體的發射功率一般都較小（100mW左右），所以紅外接收二極體接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業餘製作還是正式產品，大多都採用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種採用鐵皮禁止；一種是塑膠封裝。均有三隻引腳，即電源正（VDD）、電源（GND）和數據輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優點是不需要複雜的調試和外殼禁止，使用起來如同一隻三極體，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發射端要對晶振進行整數分頻，分頻係數一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統採用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發射端晶振的振盪頻率來決定。
紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由於其無法穿透牆壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定電路連線無誤，一般不需任何調試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。
由於各生產廠家生產了大量紅外遙控專用積體電路，需要時按圖索驥即可。因此，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離（小於10米）遙控中得到了廣泛的套用。
紅外遙控
多路控制的紅外發射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當發射端按下某一按鍵時，相應地在接收端有不同的輸出狀態。接收端的輸出狀態大致可分為脈衝、電平、自鎖、互鎖、數據五種形式。“脈衝”輸出是當按發射端按鍵時，接收端對應輸出端輸出一個“有效脈衝”，寬度一般在100ms左右。“電平”輸出是指發射端按下鍵時，接收端對應輸出端輸出“有效電平”，發射端鬆開鍵時，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈衝”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決於相應輸出腳的靜態狀況，如靜態時為低，則“高”為有效；如靜態時為高，則“低”為有效。大多數情況下“高”為有效。
“自鎖”輸出是指發射端每按一次某一個鍵，接收端對應輸出端改變一次狀態，即原來為高電平變為低電平，原來為低電平變為高電平。此種輸出適合用作電源開關、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內只有一個輸出有效。電視機的選台就屬此種情況，其它如調光、調速、音響的輸入選擇等。“數據”輸出是指把一些發射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數據輸出外，還應有一位“數據有效”輸出端，以便後級適時地來取數據。這種輸出形式一般用於與單片機或微機接口。
除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發射端每次發的信號，接收端對應輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。
