《傳感器應用技術》課程Testingandapplicationofphotosensitive

diodes光敏二極管的檢測及應用Sensorsapplicationtechnology1.光敏二極管的工作原理2.

光敏二極管的反向偏置接線3.光敏二極管的檢測4.光敏二極管的應用電路課程內容CourseContents1.

光敏二極管的工作原理光敏二極管的工作原理主要基于光生伏特效應。

在沒有光照射時，反向電阻很大，反向電流(暗電流)很小，這時光敏二極管處于載止狀態，只有少數載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層形成微小的反向電流即暗電流。

受光照射時，PN結附近受光子轟擊，吸收其能量而產生電子-空穴對，從而使P區和N區的少數載流子濃度大大增加，因此在外加反向偏壓和內電場的作用下，P區的少數載流子渡越阻擋層進入N區，N區的少數載流子渡越阻擋層進入P區，從而使通過PN結的反向電流大為增加，這就形成了光電流。

光敏二極管的光電流I與照度之間呈線性關系，所以適合檢測等方面的應用。2.

光敏二極管的反向偏置接線在沒有光照時，由于二極管反向偏置，反向電流(暗電流)很小。當光照增加時，光電流IΦ與光照度成正比關系。光敏二極管的反向偏置接法U０光照++——3.

光敏二極管的檢測可通過以下三種方法測量光電二極管的好壞：1、電阻測量法：用萬用表R*100或者R*1K檔，像測普通二極管一樣，正向電阻應為10K左右，無光照射時，反向電阻應為∞。然后讓光電二極管見光，光線越強反向電阻應越小，光線特別強時反向電阻可降到1K以下，這樣的管子就是好的。若正反向電阻都是∞或零，說明管子是壞的。2、電壓測量法：把指針式萬用表調到直流1V左右的檔位，用紅表筆接光電二極管正極，黑表筆接負極，在陽光或白熾燈照射下，其電位與光照強度成正比，一般可達0.2-0.4V。3、電流測量法：把指針式萬用表調到直流50微安或500微安檔，紅表筆接光電二極管正極，黑表筆接負極，在陽光或白熾燈照射下，其短路電流可達數十到數百微安。4.

光敏二極管的應用電路圖(a)的光敏二極管輸出端為開路方式，其輸出電壓隨入射光量的對數呈線性變化，但容易受溫度變化的影響。圖(b)的光敏二級管輸出端為短路方式，輸出電流隨入射光量的對數呈線性變化，一般采用輸出端短路的工作方式。（1）、簡單的光檢測電路4.

光敏二極管的應用電路（2）、無偏置電路圖(a)接高阻抗負載，圖(b)接低阻抗負載。負載阻抗越高其特性越接近輸出端開路方式，負載阻抗越低則越接近輸出端短路方式。然而因二級管都是單個使用，所以輸出信號極小，一般需要接放大電路。4.

光敏二極管的應用電路（3）、反向偏置電路光敏二極管加反向偏置，則響應速度可提高幾倍以上。圖(a)是接有較大負載電阻的電路，圖(b)是接有較小負載電阻的電路。圖(a)所示電路的輸出電壓比圖(b)所示電路大，但響應特性不如圖(b)。圖(b)所示電路的輸出電壓比圖(a)小，但響應速度比圖(a)快。4.

光敏二極管的應用電路（4）、與晶體管組合應用電路圖(a)為典型的集電極輸出電路形式，而圖(b)為典型的發射極輸出電路形式。集電極輸出電路適用于脈沖入射光電路，輸出信號與輸入信號的相位相反，輸出信號一般較大。而發射極輸出電路適用于模擬信號電路，電阻RB可以減小暗電流，輸出信號與輸入信號的相位相同，輸出信號一般較小。4.

光敏二極管的應用電路（5）、與運放組合應用電路圖(a)為無偏置方式，圖(b)為反向偏置方式。無偏置電路可以用于測量寬范圍的入射光，例如照度計等，但響應特性比不上反向偏置的電路，可用反饋電阻Rf調整輸出電壓，如果Rf用對數二極管替代，則可以輸出對數