光敏二极管与光敏三极管的工作原理、区别、辨别以及应用电路

一、光敏二极管

光敏二极管是一种采用PN结单向导电性能的结型光电器件，也叫光电二极管，能够将光信号变成电信号的探测器件，通过在PN结加上反向电压，在光的照射下反向导通，光敏二极管所用材料一般有硅、锗等。如下图是光敏二极管的外形结构与符号。

光敏二极管一般有ZDU型和ZCU型两种。一般常用的是ZCU型,它是全密封、金属外壳、顶部有玻璃窗口。光敏二极管具有体积小、重量轻、使用寿命长、灵敏度高等特点。

①最高工作电压Ｕmax：在无光照射时，光敏二极管反向电流不超过0.lμA时，所加的反向最高电压值。

②光电流IL：光敏二极管在受到一定光线照射时，在加有正常反向工作电压时的电流值。

③暗电流ID：在无光照射时，光敏二极管加有正常工作电压时的反向漏电流。

④响应时间Tr:光敏二极管把光信号转换为电信号所需的时间。

⑤光电灵敏度:表示光敏二极管对光的敏感程度。

2、光敏二极管应用

光敏二极管有PN结型、PIN结型、雪崩型以及肖特基结型4种 ，其中应用较多的是用硅材料制成的PN结型光敏二极管。光敏二极管主要用于自动控制。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。

3、光敏二极管检测

1）光敏二极管引脚的区分通常直接查看光敏二极管的引脚长短即可区分:引脚长的为正极(P极)，引脚短的为负极(N极)

2）对于有色点或管键标识的管子，其靠近标识的一脚为正极，另一脚为负极。

3）用万用表的区别方法是将万用表置于Rx1k挡，用挡板挡住管子的受光窗口，用红、黑表笔对调测出两次阻值，其阻值较大的一次测量中(反向阻值)，红表笔所接的引脚为正极，黑表笔所接的引脚为负极。

二、光敏三极管

光敏三极管的结构与一般晶体三极管相似，其内部有两个PN结,其发射结与光敏二极管一样具有光敏特性，集电结与普通晶体管一徉可以获得电流增益，因此光敏三极管比光敏二极管具有更高的灵敏度.它在把光信号变为电信号的同时.还放大了信号电流、即具有放大作用。光敏三极管所用材料与光敏二极管材料相同,亦有PNP与NPN两种类型。如图是光敏三极管的原理结构图与电路图符号。

1、光敏三极管主要参数

①光电流IL：在规定的光照下，当施加规定的工作电压时，流过光敏三极管的电流，称为光电流IL。若光电流越大，说明光敏三极管的灵敏度越高。

②暗电流ID：在无光照的情况下，集电极与发射极间的电压为规定值时，流过集电极的漏电流，称为光敏三极管的暗电流。

③温度特性：温度对光敏三极管的暗光流ID和光电流IL都会产生影响。

④伏安特性：光敏三极管的伏安特性是指:在给定光照度下，光敏三极管上的电压与光流IL之间的关系。

⑤最高工作电压VCE：在无光照下，集电极电流IC为规定的允许值时，集电极与发射极之间的电压降，称为最高工作电压。

⑥最大功率PM：最大功率是指光敏三极管在规定的条件下，能承受的最大功率。

2、光敏三极管的应用

由于光敏三极管具有电流放大作用，因此广泛应用于亮度测量、测速、光电开关电路、光电隔离场合，例如对于光电耦合器就是利用光敏三极管和发光二极管结合，构成光耦合器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输信号，它对输入、输出的电信号有良好的隔离作用。值得注意：光敏三极管通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，这种一般用于温度补偿和附加控制等场合。

3、光敏三极管测量

一般的，光敏三极管出线较长的脚为e极，短脚为c极。也可以这样测量：把光敏三极管对着自然光或灯光，用红、黑表笔分别接光敏三极管的两根引出线，然后把红、黑表笔对调，再去接触接收管的两个电极，两次测量中阻值小的那次，黑表笔接的就是光敏三极管的“C”极。红表笔接的就是光敏三极管的“E”极。

三、光敏二极管与光敏三极管的区别

1、光敏二极管和光敏三极管都是红外光电器件。前者由一个PN结组成,后者采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构，两者有光照射时,都会产生光电流；

2、光敏二极管引脚分正负，但是光敏三极管一般只有c极和e极，两者外观看起来一样，很难区分，要注意型号；

3、光敏三极管和光敏二极管都能把感受到的光信号变成电信号，但是光敏三极管的基区是接受光的地方,所以基区面积做得比普通三极管要大,它所转换的光电流要比光敏二极管大几十倍甚至几百倍；

4、光敏二极管的光电流小，输出特性线性度好，响应时间快；光敏三极管的光电流大，输出特性线性度较差，响应时间慢。

因此：一般要求灵敏度高，工作频率低的开关电路，选用光敏三极管，而要求光电流与照度成线性关系或要求在高频率下工作时，应采用光敏二极管。

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。

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