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光敏二极管（PD）原理简介

2013-11-28 17:20阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1689196074

光敏二极管又称光电二极管，是一种光电转换器件，也就是说能把接收到的光的变化，转变成电流的变化。目前使用最多的是Si（硅）光电二极管。它有四种类型：PN结型，PIN结型，雪崩型和肖特基结型，主要用于自动控制、如光耦合、光电读出装置、红外线遥控装置、红外防盗、路灯的自动控制、过程控制、编码器、译码器等。以下简介比较常用都是PIN结型光敏二极管，如下图：

光敏二极管（PD）原理简介
光敏二极管（PD）原理简介

光敏二极管引脚的区分通常直接查
看光敏二极管的引脚长短即可区分:引脚长的为正极(P极)，引脚短的为负极 (N极)。对于有色点或管键标识的管子，其靠近标识的一脚为正极，另一脚为负极。
 在无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向电流叫暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。
 一般光敏二极管的工作方式为加反向电压或不加电压两种状态。在有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内（UR≥5V），其反向电流将随光照强度（10-103Lux范围内）的增加而线性增加，这时的反向电流又叫光电流。因此，对应一定的光照强度，光敏二极管相当于一个恒流源。在有光照而无外加电压时，光敏二极管相当于一个光电池，输出电压P区为正，N区为负，随光照强度的改变，由于光电转换光敏二极管两极的输出电压也随着改变。因此可用数显万用表的区别正负极，方法是将万用表置于Rx1k挡，用物体挡住管子的受光窗口，用红、黑表笔对调测出两次阻值，其阻值较大的一次测量 (反向阻值)，红表笔所接的引脚为负极，黑表笔所接的引脚为正极。
 光敏二极管有一定光谱响应范围，并对某波长的光有最高的响应灵敏度（峰值波长）。光敏二极管对于照射光线的响应程度是不一样的，它某一范围内的光谱有着最强烈的响应，而对另外一些光波则响应不佳，主要表现为反向电流的大小不一。因此，要想获取最大的光电流，应选择光谱响应特性符合待测光谱的光敏二极管，同时加大照度和调整入射的角度。常见的光敏管一般有可见光（透明封装的），不可见光（黑色封装的）其光谱响应特性图如下图所示：
光敏二极管（PD）原理简介
光敏二极管主要的一些参数：
最高反向工作电压BVR (Reverse Breakdown Voltage):是指光敏二极管在无光照的条件下，反向漏电流不大于0.1mA时所能承受的最高反向电压值。
 暗电流ID(Dark Current):是指光敏二极管在无光照及最高反向工作电压条件下的漏电流。暗电流越小，光敏二极管的性能越稳定，检测弱光的能力越强。
 光电流IL(Reverse Lithg Current):是指光敏二极管在受到一定光照时，在最高反向工作电压下产生的电流。其参数数值会根据器件的使用功能分别测量，测量的条件一般有:用2856K钨丝光源，照度为1000Lux；有用6500K白色荧光灯光源，照度为1000Lux,不过进行批量生产时，都会用白光LED来做替代光源；或是选用940nm波段红外光源，强度为1mW/m2 的标准来进行测试。
 光电灵敏度Sn:它是反映光敏二极管对光敏感程度的一个参数，用在每微瓦的入射光能量下所产生的光电流来表示，单位为μA/μW。　
响应时间Tr/Tf (Rise/Fall Time):光敏二极管将光信号转化为电信号所需要的时间，一般为几十纳秒。响应时间越短，说明光敏二极管的工作频率越高。
 正向压降VF:是指光敏二极管中通过一定的正向电流时，它两端产生的压降。
 结电容Ct(Total capacitance):指光敏二极管PN结的电容。Ct是影响光电响应速度的主要因索,结面积越小，结电容Ct也就越小，则工作频率越高。而光敏二极管的响应时间主要取决于管中结电容和外部电路电阻的乘积。
光敏二极管的种类很多，而且参数相差较大，选用时要根据电路的要求。首先确定好选用什么类别的，再确定什么型号的，最后再从同型号中选用参数满足电路要求的光敏二极管。
光敏二极管和光敏晶体管的不同点：光敏二极管的光电流比光敏晶体管的光电流小;光敏二极管的输出特性线性度好，响应时间快，而光敏晶体管输出特性线性度差;光敏晶体管的负载电阻小，一般为光敏二极管负载的1/10。

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