光敏二极管传感器 光敏二极管传感器

光敏二极管传感器

光敏二极管，又称光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。

没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流，此时光敏二极管截止。

有光照时,反向电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。

因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流，如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，并且电信号随着光的变化而相应变化。

光敏二极管与光敏电阻的区别

光敏电阻测量的时候，没有正反，两面的电阻是一样的。

光敏电阻内部的光电效应和电极无关，可以使用直流电源，灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，可靠性好，体积小，灵敏度高，反应速度快，光谱特性好。

但是光敏电阻受温度影响较大，响应速度不快，在毫秒到秒之间，延迟时间受入射光的光照度影响，光电二极管无此缺点，其灵敏度比光敏电阻高，此外光敏电阻是耗能元件。

应用领域

光敏二极管在电路图中文字符号一般为VD。主要用于光线亮度检测，具有方向性，只感应传感器正前方的光源，用于寻光时效果更佳。

应用领域主要为自动控制，例如光耦合、光电读出装置、红外线遥控装置、红外防盗、路灯的自动控制、过程控制、编码器、译码器等。

电气特性

1. 可以检测周围环境的亮度、光强度，方向性较好，可感知固定方向的光源2. 可通过调节电位器实现灵敏度调节3. 工作电压 3.3V-5V4. 输出形式：DO数字开关量输出（0和1）和AO模拟电压输出

接线说明

应用特点

1. 对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强，在大多数场合可以与光敏电阻传感器模块通用，二者区别在于，光敏二极管模块方向性较好，可以感知固定方向的光源；2. 在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，DO口输出低电平；3. DO可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光强改变；4. DO可以直接驱动继电器模块，由此可以组成获得环境光强更精准的数值。

现代传感器原理——光敏传感器

1．光敏传感器的定义及分类：

（1）定义：将光能变换为相应电能的装置。

（2）分类

1） 光电效应传感器：用光敏材料的光电效应制成的光敏器件。 分为外光电效应和内

光电效应器件

2） 固态图像传感器：包括电荷耦合器件的光电转换和电荷转移功能制成的 CCD 图像

传感器和用光敏二极管与 MOS 晶体管构成的将光信号变成电荷或电流信号的 CMOS 图

像传感器两大类。

3） 光纤传感器：是唯一的有源光敏传感器，利用发光管或激光管发射的光，通过光纤

传输到被检测对象，经检测对象调制后的光沿着光导纤维反射或发送到光接收器，再经

接受解调后变成电信号。

4） 新型光敏传感器：包括利用各种新型光电转换原理制备的传感器，应用广泛的有激

光传感器、核辐射传感器，高分子光电传感器。

2．外光电效应：在光照下，某些材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象，称为外

光电效应。

3．光电导效应：光照射半导体时材料吸收光子而产生电子-空穴对使电导率增加的现象称为

光电导效应。

4．光生伏特效应：受到光照射时产生电位差的现象称为光生伏特效应。

5．PN 结光生伏特效应：将 PN 结受光照后两段产生电动势的现象称为 PN 结光生伏特效应。

6．固态图像传感器的分类：

CMOS 、电荷注入器件 CID 。

7．光纤传感器的基本组成和分类：

（1）基本组成：主要由光源、光纤与光探测器三部分组成。

（2）分类：

8．光纤传感器的调制类型：按调制类型不同，将光纤传感器原理分为强度调制、相位调制、

频率调制、时分调制和偏振调制等。

9．光电发射二极管的工作原理：光照到阴极上产生光电子,阳极电压使其加速,碰撞气体分

子,电离出更多电子和离子，又被加速，碰撞…电离,即发生了电子倍增效应，相当于具有放

大作用，达 10 倍左右。

10．光电倍增管的工作原理：光照到光阴极上产生光电子,在真空电场下被加速，投射到第

一个“打拿极”D1 上，一个光电子可产生多个电子,多次被加速而激发打拿极后电子数目倍

增。

11．光敏三级管的工作原理：无光照时，集电结反偏，热激发少子电子从基区 b 漂移入 c，

空穴自 c 到 b，形成暗电流 Icbo；发射结正偏 Icbo 扩散越过此结。B 区留下的正离子吸引 e

区电子，被 c 收集形成 ce 间的暗电流即反向截止电流 Iceo。有光照时，大量光生电子漂移

到 c，b 留下正离子会吸引 e 的电子，又被 c 收集而形成放大的电流。集电结产生的光电流

为 IL。

12．光敏电阻在自动控制照明装置的应用及其电路分析：见书 P59。

13．光敏三级管在光电脉冲转换电路的应用及其电路分析：见书 P73。

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