第8章光电器件.ppt

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普通发光二极管的工作电压一般都为2~,电路只要满足工作电压的要求,不论是直流还是交流都可以。可根据要求选择发光二极管的发光颜色;根据安装位置,选择发光二极管的形状和尺寸。
使用发光二极管时应注意不要超过其最大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等,并注意以下几个问题:
(1)若用电压源驱动,则应在电路中串接限流电阻,以限制流过管子的正向电流,防止LED因电流过大而损坏。
(2)交流驱动时,为防止LED被反向击穿,可在其两端并联反极性整流二极管保护。
(3)在焊接发光二极管时,烙铁的温度不应过高或焊接时间不宜过长,以免损坏发光二极管。
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光电二极管又叫光敏二极管,是一种能够将光能转换成电能的半导体器件。其外形和电路图形符号如图8-4所示。与普通二极管相似,光电二极管也是具有一个PN结的半导体器件,所不同的是光电二极管管壳上有一个透明的窗口,以便使光线能够照射到PN结上,将光线强度的变化转换称为电流的变化。常见的有透明塑封光电二极管、金属壳封装光电二极管、树脂封装光电二极管等。光电二极管有许多种类、常用的有PN结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型等。用得最多的是硅材料PN结型光电二极管。
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光电二极管的作用是进行光电转换,其通常工作在反向电压状态,如图8-5所示。光电二极管是利用PN结在施加反向电压时,在光线照射下反向电阻发生变化的原理来工作的,当没有光照射时反向电阻很大,反向电流很小;当有光照射时,反向电阻减小,反向电流增大。光电二极管在反向电压下受到光照而产生的电流称为光电流,光电流受入射照度的控制。照度一定时,光电二极管可等效成恒流源。照度越大,光电流越大,在光电流大于几十微安时,与照度呈线性关系,则当电阻R一定时,光照越强,电流越大,R上获得的功率越大,从而实现了光电转换。
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光电二极管的参数较多,在使用时一般只需关注最高工作电压、光电流、光电灵敏度等主要参数即可。
(1)最高工作电压URM
最高工作电压URM是指在无光照、反向电流不超过规定值的前提下,光电二极管所允许加的最高反向电压。使用中,不能超过此参数值。
(2)光电流IL
光电流IL是指在受到一定光照时,工作在反向电压下的光电二极管中说流过的电流,约为几十微安。一般情况下,选用光电流较大的光电二极管效果较好。
(3)光电灵敏度Sn
光电灵敏度Sn是指在光照下,光电二极管的光电流IL与人射光功率之比,单位为μA/μW。光电灵敏度Sn越高越好。
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(1)光电二极管的正、负极判别
光电二极管两管脚有正、负极之分,通常,靠近管键或色点的是正极,另一脚是负极;较长的是正极,较短的是负极。如图8-6所示。
(2)用万用表检测光电二极管的好坏
将万用表置“R×lK”挡,黑表笔(表内电池正极)接光电二极管正极,红表笔接负极,测其正向电阻,应为10~20kΩ;对调两表笔,即红表笔接光电二极管正极,黑表笔接负极,然后用一遮光物(例如黑纸片等)将光电二极管的透明窗口遮住,这时测得的是无光照情况下的反向电阻,应为无穷大;
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移去遮光物,使光电二极管的透明窗口朝向光源(自然光、白炽灯或手电筒等),这时表针应向右偏转至几kΩ处,这说明被测管是好的。如果在无光照和有光照时测得的反向电阻均为0或无穷大,则说明此光电二极管是坏的,不能使用。

光电二极管的种类很多,而且参数相差较大,选用时要根据电路的要求。首先确定选用什么类别的,再确定选用什么型号的,最后再从同型号中选用参数满足电路要求的光电二极管。
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光电三极管的作用也是实现光电转换。但是,光电二极管的光电转换的灵敏度低,而光电三极管实质是在光电二极管的基础上加了一级放大,其光电转换的灵敏度大大提高。

光电三极管为NPN结构,基极即为光窗口。大多数光电三极管只有发射极E和集电极C两个管脚。也有部分光电二极管基极B有引出管脚,作为温度补偿,不用时可将其减去。光电三极管的外形和电路图形符号如图8-7所示。
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光电三极管可以等效为光电二极管和一般三极管的组合元件。如图8-8所示。
图中ICBO随入射光的变化而变化,约为几十微安,而由于三极管的电流放大作用,集电极电流ICEO可达基极电流的几十倍。因此,光电三极管具有较高的光电转换的灵敏度。

(1)从外观上检查判别光电三极管的引脚
靠近管键或色点的是发射极E,离管键或色点较远的是集电极C,较长的管脚是发射极E,较短的管脚是集电极C。如图8-9所示。
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(2)用万用表检测光电三极管的好坏
将万用表置于“R×1k”挡,用黑表笔接光电二极管的集电极C,红表笔结光电三极管的发射极E。用遮光物遮住光电三极管的光窗口,由于没有光照,光电三极管中没有电流,其电阻值应接近无穷大;移去遮光物,将光电三极管的光窗口朝向光源,这时万用表的指针应向右偏转至几kΩ或1kΩ左右,指针的偏转大小表征光电三极管的灵敏度。
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