光敏二极管传感器

随着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地应用光信号。采用光电子系统的突出优点是，抗干扰能力较强、传送信息量大、传输耗损小且工作可靠。光电二极管是光电子系统的电子器件。

光敏二极管传感器也称为光电二极管传感器，简称光敏二极管或光电二极管。

3.1　光敏二极管的结构和外形

如图3.8（a）所示为光敏二极管的结构。光敏二极管与普通半导体二极管在结构上是相似，是由一个具有光敏特性的PN结组成的，它被封装在管壳内，管壳可用金属、玻璃或陶瓷树脂。在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃窗口，入射光通过窗口正好照射在管芯上。

图3.8　光敏二极管的结构、外形和符号

图3.8（b）是光敏二极管的外形，图3.8（c）是光敏二极管的符号，它有两个极，一个是阳极A，另一个是阴极K。在电路中的文字符号常用字母VD表示。

3.2　光敏二极管的工作原理

光敏二极管是一种光-电转换器件，其基本原理是光照到PN结上时，吸收光能转变为电能。

如图3.9所示是光敏二极管的电压-电流特性曲线。当光敏二极管无光照时，光敏二极管和普通二极管一样，具有单向导电性。当加正向电压时，光敏二极管导通，电流随电压的升高而增大；加反向电压时，基本上处于反向截止状态，输出电流很小。

当光敏二极管有光照时，反向电流急剧增大，它的反向电流随光照强度的增加而上升，即它的反向电流与光照强度成正比。

图3.9　光敏二极管的电压-电流特性曲线

以上分析可知，光敏二极管一般工作在反向状态。

3.3　光敏二极管的类型

光敏二极管按对光的作用可分为三类：普通光敏二极管、红外光敏二极管和视觉光敏二极管三种。

（1）普通光敏二极管

普通光敏二极管它有四种类型：PN结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型。其中，PN结型光敏二极和PIN结型光敏二极管应用最广泛。前者主要用于光-电转换的自动控制仪器、近红外光自动探测器和激光接收等方面，后者多用于光纤通信中的光信号接收。

（2）红外光敏二极管

红外光敏二极管又称为红外接收二极管，是一种特殊的PIN结型光敏二极管。它可以用来接收红外发光二极管产生的红外线光波，并将其转换成电信号，广泛应用于各种遥控接收系统中。

红外光敏二极管只能接收红外光信号，对其他信号无反应。它通常采用黑色树脂封装，以滤掉700nm以下波长光线。

用数字万用表检测红外光接收二极管时，将挡位开关置于二极管档，黑表笔接负极，红表笔接正极时，万用表的读数为0.45～0.65V；对调表笔后，屏幕显示的数字应为溢出符号“1”或“OL”。

如图3.10所示是红外光接收头。红外光接收头中的放大电路通常由一个集成电路及若干电阻、电容等元件组成（包括放大、选频、解调几大电路），然后封装在一个电路模块（屏蔽盒）中。

图3.10　红外光接收头

红外线接收头仅有三只引脚，分别为电源正极、电源负极（接地端）及信号输出端，工作电压为5V左右，只要给它接上电源即是一个完整的红外线接收放大器，使用十分方便。

（3）视觉光敏二极管

视觉光敏二极管具有人眼视觉光谱的响应曲线特性，对人眼可见光（波长为380～760nm）敏感，对红外光不敏感，即当接收红外光时完全截止。