光电二极管(Photodiode)

光电二极管(Photodiode)

光电二极管是一种光-电转换器件, 能将光转换成电信号, 其核心原理基于光电效应, 与发光二极管（LED）相反，光电二极管是"光的接收者"，广泛应用于光通信、传感、成像等领域.

光电效应过程

当光子入射到光电二极管的PN结时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度EgE_gEg，会激发价带电子跃迁至导带，产生电子-空穴对。在内建电场作用下，电子向N区移动，空穴向P区移动，形成光电流.

关键性能参数

响应度（Responsivity）：单位光功率产生的光电流（A/W）

暗电流（Dark Current）：无光照时的反向漏电流，越低越好

响应速度：上升/下降时间，PIN型可达GHz级别

光谱响应范围：硅基（400-1000nm）、InGaAs（900-1700nm，近红外）

红外线接收二极管（IR Receiver Module）

红外线接收二极管又称红外线光敏二极管，简称红外线接收管，它能将红外光转换成电信号，为了减少可见光的干扰，其常采用黑色树脂材料封装。

宏外线接收组件 = 专门用来接收遥控器信号的"集成模块"

📌 它不是简单的光电二极管，而是一个"集成系统"，内部包含：

• 光电二极管（接收红外光）
• 放大器
• 滤波器
• 解调电路

👉 输出已经是可以直接给单片机用的数字信号(高低电平编码信号)

🔴 遥控器发射：

👉 发出38kHz调制红外信号

📡 接收端：

1️⃣ 接收到红外光

2️⃣ 只通过38kHz信号

3️⃣ 解调出数据

4️⃣ 输出数字波形

光电三极管（Phototransistor）

光电三极管是一种对光线敏感且具有放大能力的三极管。光电三极管大多只有两个引脚，少数有3个引脚。

实物与电路符号表示

👉 光电三极管 = 用"光"代替基极电流的三极管

📌 本质：

普通三极管：靠 基极电流控制

光电三极管：靠 光照控制

👉 光越强 → 等效基极电流越大 → 集电极电流越大

工作原理

1️⃣ 光照射到基区

2️⃣ 产生光生载流子（类似基极电流）

3️⃣ 三极管放大作用启动

4️⃣ 输出较大的集电极电流

光电耦合器

光电耦合器是将发光二极管和光电三极管组合在一起并封装起来构

成的

光电耦合器（Optocoupler 或 Optoisolator）是一种利用光信号在电路间实现隔离的电子元件。它可以在保持信号传递的同时，使输入端和输出端之间电气隔离，常用于控制系统、通信接口、电源电路等场合。

结构与工作原理

光电耦合器一般由两部分组成：

发光器件（光源）

通常是 LED（发光二极管）。

当输入端加电时，LED发光。

光接收器件（光敏器件）

常见有 光敏三极管、光敏二极管、光敏达林顿管、光敏MOSFET 等。

它接收LED发出的光并将光信号转换为电信号，从而驱动输出电路。

两部分通常封装在一个小封装里，但电气上完全隔离，中间只靠光信号传递。

应用举例

1. 开关电源

• 用于反馈信号隔离，将输出电压反馈给控制端而不直接接触高压。

2. 工业控制

• MCU与高压负载之间隔离，如电机驱动、继电器控制。

3. 通信接口

• 用于隔离RS232、RS485信号，防止干扰和浪涌。

4. 电力电子

• 用于PWM信号隔离控制IGBT、MOSFET。

光遮断器

光遮断器又称光断续器、穿透型光电感应器，它与光电耦合器一

样，都是由发光二极管和光电三极管组成的，但光遮断器的发光二极管

和光电三极管并没有封装成一体，而是相互独立。

光遮断器可分为对射型和反射型

示意图