6.1.4-光敏二极管和光敏三极管

传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管学习目标：使学生认识、了解光敏二极管和光敏三极管；了解光敏二极管和光敏三极管的工作原理和特性；能应用光敏二极管和光敏三极管传感器。学习重点：（1）光敏二极管和光敏三极管的工作原理。（2）光敏二极管和光敏三极管传感器的应用。学习难点：光敏二极管和光敏三极管的工作原理。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏二极管和光敏三极管传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏二极管的符号和接线光敏二极管工作原理：光敏二极管由于工作在反向状态，无光照时，少数载流子产生暗电流10-8～10-9安培，处于截止状态。有光照时，半导体内受激发产生电子—空穴对，少数载流子浓度大大增加，在反向电压的作用下，形成光电流，处于导通状态。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏三极管的符号光敏三极管工作原理：无光照时，集电结反偏，其反向饱和电流Icbo经发射结放大为集射之间的穿透电流Iceo——暗电流。有光照时：集电结附近基区受光照产生激发，增加的少数载流子的浓度，使得集电结反向饱和电流(集电结光电流)大大增加。经发射结放大为集射之间光电流，即光敏三极管的光电流。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏三极管传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管1）光敏三极管的光谱特性从曲线可以看出，光敏三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。硅的峰值波长为9000埃，锗的峰值波长为15000埃。由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管的性能较差。故在可见光或探测炽热状态物体时，一般都选用硅管；但对红外线进行探测时，则采用锗管较合适。光敏三极管的光谱特性传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏三极管的伏安特性2）光敏三极管的伏安特性光敏三极管在不同的照度下的伏安特性就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极与基极之间的PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极管看作一般的晶体管。光敏三极管能把光信号变成电信号，而且输出的电信号较大。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管光敏三板管的光照特性3）光敏三极管的光照特性给出了光敏三极管的输出电流和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。当光照足够大（几千勒克斯）时，会出现饱和现象，从而使光敏三极管既可作线性转换元件，也可作开关元件。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管4）光敏三极管的温度特性它反映的是光敏三极管的暗电流及光电流与温度的关系。从特性曲线可以看出，温度变化对光电流的影响很小，而对暗电流的影响很大。所以电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。传感器原理及应用模块六光电传感器及其应用6.1.4光敏二极管和光敏三极管5）光敏三极管的频率特性光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。一般来说，光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。对于锗管，入射光的调制频率要求在5000Hz以下。硅管的频率响应要比锗管好。