光電二極管是用于檢測(cè)電子電路中入射光的常用元件之一。它具有廣泛的應(yīng)用，如遠(yuǎn)程控制，警報(bào)，感官應(yīng)用等。本文解釋了什么是光電二極管，它是如何工作的以及如何在電路中使用它們。

光電二極管工作原理：

要了解光電二極管，我們首先需要知道什么是二極管。我不打算詳細(xì)介紹，但二極管是一種只允許一個(gè)方向電流（僅在正向偏置中）的組件。反向偏置二極管時(shí)會(huì)阻斷電流。

來(lái)到光電二極管，它表現(xiàn)出相同的特性，允許正向偏置時(shí)的電流。然而，當(dāng)反向偏置時(shí)，它會(huì)抵抗電流，直到光線入射到它上面。當(dāng)光落在光電二極管上時(shí)，電流開(kāi)始流過(guò)它，這取決于光電二極管上入射光的強(qiáng)度。當(dāng)電流流過(guò)光電二極管時(shí)，電壓將在其上產(chǎn)生，我們將在電路中利用它來(lái)檢測(cè)入射光。

特點(diǎn)：

讓我們通過(guò)看一下它的VI特性來(lái)更好地理解這一點(diǎn)。在下面的曲線中，您可以注意到在不同光照條件過(guò)二極管的電流。當(dāng)光強(qiáng)度較小時(shí)，流過(guò)光電二極管的電流較小，但是當(dāng)入射光強(qiáng)度增加時(shí)，我們可以注意到流經(jīng)二極管的電流增加。另一個(gè)需要注意的有趣事實(shí)是，施加到光電二極管的電壓對(duì)電流幾乎沒(méi)有影響，它在很大程度上取決于二極管上的入射光。

在電路中使用光電二極管：

所以我們現(xiàn)在知道什么是光電二極管以及它是如何工作的。讓我們看看如何在電路中適當(dāng)?shù)厥褂霉怆姸O管，從而使它們?yōu)槟ぷ鳌Ｋ晕覀冎拦怆姸O管只檢測(cè)光并在反向偏置時(shí)做出反應(yīng)。因此，我們將它定位在反向偏置狀態(tài)（與陽(yáng)極相比，陰極保持在更高的電位）。在這種情況下，當(dāng)光線落在上面時(shí)，電流會(huì)流動(dòng)，但我們對(duì)光電二極管上產(chǎn)生的電壓更感興趣，因?yàn)殡娏鲿?huì)太低。因此，我們必須使用另一個(gè)與光電二極管串聯(lián)的電阻器，形成電壓潛水器設(shè)置。

在上述電路中，您可以注意到分壓器設(shè)置使用光電二極管和電阻R1。這兩個(gè)元件之間產(chǎn)生的電壓被饋送到運(yùn)算放大器的反相輸入端。同時(shí)使用電阻R2和R3的另一個(gè)分壓器用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，調(diào)整R3以固定基準(zhǔn)電壓。當(dāng)光電二極管中沒(méi)有光入射時(shí)，沒(méi)有電流流動(dòng)，因此反相輸入的電壓輸入將接近于零。因此，同相輸入端的電壓將很高，運(yùn)算放大器的輸出將處于高電平狀態(tài)。然而，當(dāng)光落在光電二極管上時(shí)，電流流動(dòng)，因此電壓將在R1上產(chǎn)生。現(xiàn)在，反相輸入端的電壓將很高，因此運(yùn)算放大器的輸出將變?yōu)榈碗娖健?/p>

當(dāng)然，這不是使用光電二極管的唯一方法，但這是光電二極管最常用的電路。

注意：

二極管兩端的壓降隨著入射光的強(qiáng)度而增加（因?yàn)殡娏鲿?huì)隨著光的強(qiáng)度而增加）。

使用與光電二極管串聯(lián)的大值電阻以獲得高電壓范圍，這對(duì)于將其饋送到比較器輸入非常有用。

要記住的事情：

光電二極管在正向偏置狀態(tài)下的工作方式類似于普通二極管，僅在反向偏置狀態(tài)下響應(yīng)入射光。

入射光的強(qiáng)度會(huì)影響流過(guò)二極管的電流

流經(jīng)它的電流通常在微安（uA）范圍內(nèi)非常少。

反向偏置電壓對(duì)流經(jīng)光電二極管的電流的影響非常小或可以忽略不計(jì)。