由于光敏二极管的基本结构也是一个PN结,故其检测方法也与普通二极管相同,其测得的正、反向电阻也类似于普通二极管,但在测反向电阻遇光照时,阻值会明显减小,否则说明管子已损坏。
光敏电阻 是一种电阻值随外界光照强弱(明暗)变化而变化的元件,光越强阻值越小,光越弱阻值越大。其外形和电路符号如图2所示。如果把光敏电阻的两个引脚接在万用表的表笔上,用万用表的R×1k挡测量在不同的光照下光敏电阻的阻值:将光敏电阻从较暗的抽屉里移到阳光下或灯光上,万用表读数将会发生变化。在完全黑暗处,光敏电阻的阻值可达几兆欧以上(万用表指示电阻为无穷大,即指针不动),而在较强光线下,阻值可降到几千欧甚至1千欧以下。
常用的红外发光二极管(如SE303.PH303),其外形和发光二极管LED相似,发出红外光。管压降约1.4v,工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时,其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离,红外发光二极管工作于脉冲状态,因为脉动光(调制光)的有效传送距离与脉冲的风致电流成正比,只需尽量提高峰值Ip,就能增加红外光的发射距离。提高Ip的方法,是减小脉冲占空比,即压缩脉冲的宽度T,一些彩电红外遥控器,其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4;一些电器产品红外遥控器,其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管,其功率分为小功率(1mW-10mW)、中功率(20mW-50mW)和大功率(50mW-100mW以上)三大类。要使红外发光二极管产生调制光,只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时,受控装置中均有相应的红外光一电转换元件,如红外接收二极管,光电三极管等。实用中已有红外发射和接收配对的二级管。
红外线发射与接收的方式有两种,其一是直射式,其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端,中间相距一定距离;反射式指发光管与接收管并列一起,平时接收管始终无光照,只在发光管发出的红外光线遇到反射物时,接收管收到反射回来的红外光线才工作。
双管红外发射电路,可提高发射功率,增加红外发射的作用距离。
显然,使用光敏三极管比光敏二极管和光敏电阻要好。因为光敏三极管对光线的检测比光敏二极管和光敏电阻要高得多,它把光信号转变成电信号的同时,还放大了信号电流。光敏三极管和普通三极管的结构相似,不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面,一般用集电结作为受光结,当入射光子在基极和集电极区被吸收而产生电子--空穴对时,便形成了光生电压,由此产生的光生电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了β的信号电流.光敏二极管和光敏电阻都没有对光电流进行放大。光敏三极管相当于在光敏二极管的基础上再增加了一个放大三极管。显然,灵敏度要高于光敏二极管。
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应,当光敏电阻受到光照时,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴,电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。
因此,用光敏三极管灵敏度更高,能够根据光线的强弱控制电流的大小,同时它的稳定性高,主要用于控制装置的通断或开关等。而用光敏二极管或光敏电阻时反应要迟钝些,一般用于检测光线的有与无,比如楼梯间声光控灯,遮光式报警器等。
常用的光敏三极管型号有:3DU5C 3DU31 3DU33 3DU107 3DU303 L14C1 PT334 等 3DU系列为金属壳封装,顶端为玻璃透光窗,对880nm的光线灵敏度最高,常与红外发光二极管配套使用,具有灵敏度高,响应速度快的特点。
常用的红外发光二极管型号有:GL3S 2GLA LN303 5GLA等。
一.功能不同:光敏二极管,是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。光敏电阻,是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能。
二.材料不同:虽然有些时候两者用同样的材料如硅,砷化镓,但是光敏电阻的材料范围比光敏电阻的更广。
三.功能的不同决定了主要参数不同:光敏二极管,最高工作电压,暗电流,光电流,光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。
光敏电阻,标称电阻值、使用环境温度(最高工作温度)、测量功率、额定功率、标称电压(最大工作电压)、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。
四.功能的不同决定了结构不同:光敏二极管,两个电极间要求能够形成一个PN结,而且为了加大导通电流,把一个电极的面积设计的很大,另一个相对很小。光敏电阻,只需要两个电极就行了。
光敏二极管是利用硅PN结受光照后产生光电流的一种光电器件。光敏二极管的电路符号、外形见图1所示。其封装有金封和塑封两种(即圆柱形和扁方形)。有的光敏二极管为了提高其稳定性,还外加了一个屏蔽接地脚,外形似光敏三极管。光敏二极管工作于反向偏压,其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺的杂质浓度所决定。同一型号的光敏二极管在一定的反偏电压、相同强度和不同波长的入射光照射下,产生的光电流并不相同,但有一最大值。不同型号的光敏二极管在同一反偏电压、同一强度的入射光照射下,所产生的光电流最大值也不相同,且光电流最大值所对应的入射光的波长也不相同。图2的曲线①、②分别是光敏二极管NDL3200、NDL5800C的光谱响应特性曲线。由图可看出,它们的光电流的最大值分别在可见光区和红外线区,其中二极管NDL3200的光谱响应值最大。