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光电二极管及光电三极管
发表日期:2010-04-02 09:23:12 来源:《无线电》杂志 作者: 【 】 浏览:5977次 评论:0
在红外遥控系统中,光电二极管(也称光敏二极管)及光电三极管(也称光敏三极管)均为红外线接收管,它把接收到的红外线变成电信号,经过放大及信号处理后用于各种控制。除广泛用于红外线遥控外,还可用于光纤通信、光纤传感器、工业测量、自动控制、火灾报警器、防盗报警器、光电读出装置(纸带读出器、条形码读出器等)及光电耦合器等方面。

外形与符号

不同用途的光电二极管有不同的外形及封装,但用于红外遥控的光电二极管一般都是树脂封装的。为减少可见光的干扰常采用黑色树脂,可以滤掉700nm波长以下的光线。常见的几种光电二极管外形如图1所示。对方形或长方形的管子,往往做出标记角,指示受光面的方向。一般如引脚长短不一样,长者为正极。

  光电三极管可以等效为一个光电二极管与一只晶体三极管的组合,所以它具有电流放大作用。其等效电路、外形及电路符号如图2所示。光电三极管一般仅引出集电极及发射极两个引脚,外形与一般发光二极管一样,常用透明树脂封装。

  光电二极管及光电三极管的管芯主要用硅材料制作。光电二极管常用英文缩写PD表示,光电三极管用PT表示。简易测试方法

为了判别光电二极管及光电三极管的正负极性和性能好坏首先应该掌握它们的简易测试方法。

  1?光电二极管的测试方法

  (1) 电阻测量法(用指针式万用表1kΩ挡)。正向电阻应为10kΩ左右。无光照时,反向电阻为∞;有光照时,光线越强则反向电阻越小。光线极强时电阻可降到1kΩ以下。这样的管子就是好的。若正向、反向电阻都是∞或零,说明管子已经损坏。

  (2) 电压测量法(用指针式万用表直流1V挡)。红表笔接正极,黑表笔接负极,在光照下,其电压与光照强度成比例,一般可达0?2~0.4V。

  (3) 短路电流测量法(直流50μA或500μA挡)。红表笔接正极,黑表笔接负极,在白炽灯下( 不能用日光灯),随着光照强度的增加,其电流也相应增大,其短路电流可达数十到数百μA。

  若采用数字式万用表,可用二极管挡测正向压降约为0?6V左右(红表笔接正极,黑表笔接负极);若黑表笔接正极,红表笔接负极,光线不强时,显示1?,在灯光下,它的阻值随光线强度增加而减小。电压测试及短路电流测试方法与指针式万用表测试方法相同。

  2?光电三极管的测试方法

  (1)电阻测量法(指针式万用表1kΩ挡)。黑表笔接c极,红表笔接e极,无光照时指针微动(接近∞),随着光照的增强电阻变小,光线较强时其阻值可降到几kΩ~1kΩ以下。再将黑表笔接e极,红表笔接c极,有无光照指针均为∞(或微动),这管子就是好的。

  (2)测电流法。工作电压5V,电流表串接在电路中,c极接正,e极接负,见图3。无光照时小于0?3μA;光照增加时电流增加,可达2~5mA。

  若用数字式万用表20kΩ挡测试,红表笔接c极,黑表笔接e极,完全黑暗时显示1,光线增强时阻值随之降低,最小可达1kΩ左右。基本性能及电路实验

  〔实验一〕 按上述简易测试方法将你的光电二极管及光电三极管测试一次并判断其质量好坏。

  〔实验二(供实验用,不作遥控用)〕 用NE555在面包板左端搭一个红外发射电路,如图4(a)所示。用光电二极管在面包板右端搭一个红外接收电路,如图4(b)所示。电路的布置如图5所示,并使红外LED对准光电二极管,为防止外界光的干扰,用硬纸做个遮光罩(罩内最好涂黑)。

  搭好电路经仔细检查无误后即可通电实验。可以看到发射电路中的绿色LED与接收电路中的红色LED同步闪亮,说明光电二极管已接收到红外LED发射的信号。

  〔实验三〕 红外发射电路不动,拆去右边光电二极管接收电路。按图6在相应位置上搭一个用光电三极管组成的接收电路。电路经检查无误后,(光电三极管要弯90°,使与红外发射二极管对准),可通电实验,即可得到与实验二相同的结果。相关知识

1?光电二极管的两种工作状态

  当光电二极管加上反压时,管子的反向电流将随光照强度的变化而变化如同一个光敏电阻,光照强度越大电阻越小,反向电流越大,如图4(b)的工作状态。大多数情况都工作于这种状态。

  光电二极管上不加电压,利用P?N结受光照射时产生正向电压的原理,可看作微型光电池。这种工作状态一般用作光电检测器。

  2?光电二极管的工作电压VR

  允许的最高反向电压一般不超过10V,最高的可达50V。

  3?暗电流ID及光电流IL

  无光照时,加一定反压时的反向漏电流称为暗电流ID,一般ID小于100nA。

  加一定反压并受到光照时流过管子的电流称为光电流 IL,一般光电流IL为几十微安,并且与照度成线性关系。

  4?光谱特性

  硅光电二极管的光谱范围为400~1100nm,其峰值波长为880~900nm,如图7所示。这与GaAs红外发光二极管的波长相匹配,可获得较高的传输效率。但它除能接收红外光以外,对可见光也敏感,所以要加滤光措施或防止阳光或灯光的干扰。

  光电三极管的特性与一般晶体管相同,差别仅在于参变量不同:三极管的参变量是基极电流,而光电三极管的参变量是入射光强,如图8所示。

  光电三极管的主要参数有:反向击穿电压VR(最小的为5V,最大的可达75V以上);暗电流ID小于0?3μA;光电流IL在0?4~2.5mA之间,最大功耗Pm为50~100mW。 PH302及PT331C的主要特性

  邮购套件的发光二极管型号为PH302,光电三极管型号为PT331C,其主要特性如表1、表2所示。

思考题

  1?光电二极管与光电三极管有何差别?

  2?能否按光电二极管及光电三极管的特性,说明实验二、实验三接收电路的工作原理?

  3?有三只?5透明树脂封装的光电器件,它们分别是高亮度发光二极管、红外发光二极管及光电三极管,你能将它们区别出来吗?  
Tags:光电 二极管 三极管 责任编辑:无线电
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