光敏二極管的主要技術(shù)參數(shù)介紹
光敏二極管又稱光電二極管,是一種光電轉(zhuǎn)換器件,也就是說能把接收到的光的變化,轉(zhuǎn)變成電流的變化。目前使用最多的是Si(硅)光電二極管。它有四種類型:PN結(jié)型,PIN結(jié)型,雪崩型和肖特基結(jié)型,主要用于自動控制、如光耦合、光電讀出裝置、紅外線遙控裝置、紅外防盜、路燈的自動控制、過程控制、編碼器、譯碼器等。以下簡介比較常用都是PIN結(jié)型光敏二極管,如下圖:
光敏二極管引腳的區(qū)分通常直接查看光敏二極管的引腳長短即可區(qū)分:引腳長的為正極(P極),引腳短的為負(fù)極(N極)。對于有色點(diǎn)或管鍵標(biāo)識的管子,其靠近標(biāo)識的一腳為正極,另一腳為負(fù)極。
在無光照射時(shí),光敏二極管的伏安特性和普通二極管一樣,此時(shí)的反向電流叫暗電流,一般在幾微安到幾百微安之間,其值隨反向偏壓的增大和環(huán)境溫度的升高而增大。在檢測弱光電信號時(shí),必須考慮用暗電流小的管子。一般光敏二極管的工作方式為加反向電壓或不加電壓兩種狀態(tài)。在有光照時(shí),光敏二極管在一定的反偏電壓范圍內(nèi)(UR≥5V),其反向電流將隨光照強(qiáng)度(10-103Lux范圍內(nèi))的增加而線性增加,這時(shí)的反向電流又叫光電流。因此,對應(yīng)一定的光照強(qiáng)度,光敏二極管相當(dāng)于一個(gè)恒流源。在有光照而無外加電壓時(shí),光敏二極管相當(dāng)于一個(gè)光電池,輸出電壓P區(qū)為正,N區(qū)為負(fù),隨光照強(qiáng)度的改變,由于光電轉(zhuǎn)換光敏二極管兩極的輸出電壓也隨著改變。因此可用數(shù)顯萬用表的區(qū)別正負(fù)極,方法是將萬用表置于Rx1k擋,用物體擋住管子的受光窗口,用紅、黑表筆對調(diào)測出兩次阻值,其阻值較大的一次測量(反向阻值),紅表筆所接的引腳為負(fù)極,黑表筆所接的引腳為正極。
光敏二極管有一定光譜響應(yīng)范圍,并對某波長的光有最高的響應(yīng)靈敏度(峰值波長)。光敏二極管對于照射光線的響應(yīng)程度是不一樣的,它某一范圍內(nèi)的光譜有著最強(qiáng)烈的響應(yīng),而對另外一些光波則響應(yīng)不佳,主要表現(xiàn)為反向電流的大小不一。因此,要想獲取最大的光電流,應(yīng)選擇光譜響應(yīng)特性符合待測光譜的光敏二極管,同時(shí)加大照度和調(diào)整入射的角度。常見的光敏管一般有可見光(透明封裝的),不可見光(黑色封裝的)其光譜響應(yīng)特性圖如下圖所示:
光敏二極管主要的一些參數(shù):
最高反向工作電壓BVR(Reverse Breakdown Voltage):是指光敏二極管在無光照的條件下,反向漏電流不大于0.1mA時(shí)所能承受的最高反向電壓值。
暗電流ID(Dark Current):是指光敏二極管在無光照及最高反向工作電壓條件下的漏電流。暗電流越小,光敏二極管的性能越穩(wěn)定,檢測弱光的能力越強(qiáng)。
光電流IL(Reverse Lithg Current):是指光敏二極管在受到一定光照時(shí),在最高反向工作電壓下產(chǎn)生的電流。其參數(shù)數(shù)值會根據(jù)器件的使用功能分別測量,測量的條件一般有:用2856K鎢絲光源,照度為1000Lux;有用6500K白色熒光燈光源,照度為1000Lux,不過進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí),都會用白光LED來做替代光源;或是選用940nm波段紅外光源,強(qiáng)度為1mW/m2 進(jìn)行測試。
光電靈敏度Sn:它是反映光敏二極管對光敏感程度的一個(gè)參數(shù),用在每微瓦的入射光能量下所產(chǎn)生的光電流來表示,單位為μA/μW。響應(yīng)時(shí)間Tr/Tf (Rise/Fall Time):光敏二極管將光信號轉(zhuǎn)化為電信號所需要的時(shí)間,一般為幾十納秒。響應(yīng)時(shí)間越短,說明光敏二極管的工作頻率越高。
正向壓降VF:是指光敏二極管中通過一定的正向電流時(shí),它兩端產(chǎn)生的壓降。
結(jié)電容Ct(Total capacitance):指光敏二極管PN結(jié)的電容。Ct是影響光電響應(yīng)速度的主要因索,結(jié)面積越小,結(jié)電容Ct也就越小,則工作頻率越高。而光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間主要取決于管中結(jié)電容和外部電路電阻的乘積。
光敏二極管的種類很多,而且參數(shù)相差較大,選用時(shí)要根據(jù)電路的要求。首先確定好選用什么類別的,再確定什么型號的,最后再從同型號中選用參數(shù)滿足電路要求的光敏二極管。
光敏二極管和光敏晶體管的不同點(diǎn):光敏二極管的光電流比光敏晶體管的光電流小;光敏二極管的輸出特性線性度好,響應(yīng)時(shí)間快,而光敏晶體管輸出特性線性度差;光敏晶體管的負(fù)載電阻小,一般為光敏二極管負(fù)載的1/10。
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