光电二极管

什么是光电二极管？

光电二极管是一种PN结二极管，利用光能产生电流。它们也被称为光电探测器、光检测器和光传感器。光电二极管设计用于反向偏置工作。典型的光电二极管材料包括硅、锗和砷化铟镓。

光电二极管的符号

下图显示了光电二极管的符号：

光电二极管的符号与 LED 的符号相似，但这里的箭头指向内侧。

光电二极管工作原理

光电二极管以光的形式受到光子的影响，这会影响电子-空穴对的产生。如果落下光子的能量 (hv) 大于半导体材料的能隙 (E g )，则会在二极管的耗尽区附近产生电子-空穴对。由于结的电场作用，产生的电子-空穴对在重新结合之前会相互分离。二极管中电场的方向迫使电子向 n 侧移动，因此空穴向 p 侧移动。由于 n 侧电子数量增加以及 p 侧空穴数量增加，可以观察到电动势上升。现在，当外部负载连接到系统时，可以观察到电流流过它。

产生的电动势越大，电流就越大。产生的电动势的大小直接取决于入射光的强度。通过施加反向偏压，可以轻松观察到光电流随光强度变化而呈比例变化的效应。

由于光电二极管直接根据接收到的光强度产生电流，因此它们可以用作光电探测器来检测光信号。内置透镜和滤光片可用于增强光电二极管的功率和效率。

光电二极管的应用

• 光电二极管用于日常的一些简单应用中。其突出的用途在于其对光照的线性响应。

• 光电二极管借助光耦合器实现电气隔离。当两个隔离电路被光照射时，光耦合器用于将电路进行光学耦合。与传统器件相比，光耦合器速度更快。

• 光电二极管用于火灾和烟雾探测器等安全电子设备。

• 光电二极管在医疗领域应用广泛，例如用于分析样本的仪器、计算机断层扫描的探测器以及血气监测仪。

• 光电二极管用于太阳能电池板。

• 光电二极管用于逻辑电路。

• 检测电路中使用光电二极管。

• 光电二极管用于字符识别电路。

• 光电二极管用于科学和工业中光强度的精确测量。

• 光电二极管比普通 PN 结二极管更快、更复杂，因此常用于照明调节和光通信。