如何用LED制作光敏二极管

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1 如何用LED制作光敏二极管

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结,和普通二极管相比,在结构上不同的是,为了便于接受入射光照,PN结面积尽量做的大一些,电极面积尽量小些,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

光敏二极管的用途非常广:接收红外线(往往与红外发射二极管配套使用),一般用在自动控制领域及定位领域较多,比如说光电开关,红外触摸屏,智能家电等;接收环境光,一般是光控开关及自动调节等功能,如光控灯、光控玩具及数码相机,LCD背光等等智能领域。

下面介绍一个用LED制作光敏二极管的电路。

2 图1中的简单电路采用一只3.6V镍镉可充电电池供电,它能用一只LED探测光亮。电路实际上不消耗静态功耗。两只LED作为光敏二极管,用于探测和响应环境光。上方的小型透明红色LED包有一个黑套管,当有环境光时,它的有效电阻高于下方的绿色大LED。NAND门输入端上的电压降小于逻辑1的阈值电压,因此NAND门的输出端为低。当环境光熄灭时,反偏绿色LED上的电压降增加,使NAND门的输出变为高。

这种类型的光探测器有很高的功率效率,最适合于电池应用。可以用NAND门的逻辑输出,驱动一只LED或一个继电器驱动器,或者可以将其连接到一个微控制器上。

放置电路时,要让绿色传感LED能接收到足够的光线。这样可避免在节点上累积任何可能接近NAND门阈值的电压。NAND门的功耗在阈值电压处上升很快。当门的输入电压处于逻辑状态的确定限度内时,其功耗非常低。