????????做一個(gè)紅外檢測(cè)電路，核心傳感器就是光敏二極管和紅外發(fā)射二極管，光電傳感器的基本原理都是將被測(cè)量的變換轉(zhuǎn)換成光信號(hào)變化，然后借助光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

光敏二極管簡(jiǎn)介：

????????光敏二極管也稱為光電二極管，其結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，目前使用最多的是硅（Si）光電二極管。光敏二極管有四種類型：PN結(jié)型，PIN結(jié)型，雪崩型和肖特基結(jié)型。如圖1所示為PN結(jié)型光敏二極管，只是它的PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過(guò)透鏡制成的窗口，從而使入射光容易注入PN結(jié)的耗盡區(qū)中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，大的結(jié)面積增加了有效光面積，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)。

我們選用的光敏二極管為億光PD333-3B，外觀為黑色，腳距5mm，長(zhǎng)引腳為陽(yáng)極（a），短引腳為陰極（c）。

光敏二極管原理：

????????PN結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小取決于P區(qū)和N區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，無(wú)光照時(shí)P區(qū)中少數(shù)載流子（電子）和N區(qū)中的少數(shù)載流子（空穴）都很少，因此反向電流很小。但是當(dāng)光照射PN結(jié)時(shí)，只要光子能量hv大于材料的禁帶寬度，就會(huì)在PN結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子空穴對(duì)，從而使P區(qū)和N區(qū)少數(shù)載流子濃度大大增加，它們?cè)谕饧臃聪螂妷汉蚉N結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，分別在兩個(gè)方向上渡越PN結(jié)，使反向電流明顯增大。如果入射光的照度改變，光生電子—空穴對(duì)的濃度將相應(yīng)變動(dòng)，通過(guò)外電路的光電流強(qiáng)度也會(huì)隨之變動(dòng)，光敏二極管就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。

主要參數(shù)：

????????最高反向工作電壓VRM：是指光敏二極管在無(wú)光照的條件下，反向漏電流不大于0.1μA時(shí)所能承受的最高反向電壓值。

暗電流ID：是指光敏二極管在無(wú)光照及最高反向工作電壓條件下的漏電流。暗電流越小，光敏二極管的性能越穩(wěn)定，檢測(cè)弱光的能力越強(qiáng)。

光電流IL：是指光敏二極管在受到一定光照時(shí)，在最高反向工作電壓下產(chǎn)生的電流。

光電靈敏度Sn：它是反映光敏二極管對(duì)光敏感程度的一個(gè)參數(shù)，用在每微瓦的入射光能量下所產(chǎn)生的光電流來(lái)表示，單位為μA/μW。

響應(yīng)時(shí)間Tζ：光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)所需要的時(shí)間。響應(yīng)時(shí)司越短，說(shuō)明光敏二極管的工作頻率越高。

正向壓降VF：是指光敏二極管中通過(guò)一定的正向電流時(shí)，它兩端產(chǎn)生的壓降。

結(jié)電容Cj：指光敏二極管PN結(jié)的電容。Cj是影響光電響應(yīng)速度的主要因素。結(jié)面積越小，結(jié)電容Cj也就越小，則工作頻率越高。

特點(diǎn)與用途：

　　1)光敏二極管的工作方式為加反向電壓或不加電壓兩種狀態(tài).給其加反向偏壓時(shí)，管子中的反向電流將隨光照強(qiáng)度的改變而改變。光照強(qiáng)度越大，反向電流也就越大。

　　2)光敏二極管對(duì)于照射光線的響應(yīng)程度是不一樣的，它某一范圍內(nèi)的光波有著最強(qiáng)烈的響應(yīng)，而對(duì)另外一些光波則響應(yīng)不佳。表現(xiàn)為反向電流的大小不一。

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　　3)光敏二極管主要用于自動(dòng)控制。如光耦合、光電讀出裝置、紅外線遙控裝置、紅外防盜、路燈的自動(dòng)控制、過(guò)程控制、編碼器、譯碼器等。

4)光敏二極管的種類較多:有通用光敏二極管、雪崩光敏二極管、藍(lán)光光敏二極管、視敏光敏二極管、紅外光敏二極管、激光光敏二極管、紫外光敏二極管和插件式光敏二極管。

實(shí)驗(yàn)電路：

????????光敏二極管的光照特性是描述光電流I和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系，如圖3所示為光敏二極管光照特性曲線。測(cè)量方法有兩種（有偏置電壓方式和無(wú)偏置電壓方式）。

光敏二極管---PD333-3B分析：

????????在使用或者選擇器件時(shí)，我們經(jīng)常需要查看數(shù)據(jù)手冊(cè)，下圖是截取了PD333-3B數(shù)據(jù)手冊(cè)中的部分性能指標(biāo)。

從上圖中我們可以看出亮電流和光照強(qiáng)度在0.5-2.5范圍內(nèi)，是成比例關(guān)系，能夠看出此型號(hào)光敏二極管也可以用作檢測(cè)光照強(qiáng)度；

上圖看出波長(zhǎng)940nm是感應(yīng)靈敏度最高的時(shí)候，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍在800-1100nm。

負(fù)載大小會(huì)影響到響應(yīng)時(shí)間，負(fù)載越小，響應(yīng)時(shí)間越快，響應(yīng)時(shí)間又會(huì)影響到靈敏度。所以負(fù)載會(huì)影響到靈敏度。

應(yīng)用電路圖：

????????在應(yīng)用中，常將光敏二極管和紅外二極管一起配套使用，紅外管發(fā)射紅外線，光敏二極管檢測(cè)到信號(hào)變化后，電平發(fā)生變化。常用作檢測(cè)有無(wú)遮擋物。

加入整形電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻可以調(diào)節(jié)比較器閾值電壓，進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。

實(shí)物電路圖：

????????用PI上面的面包板插電路圖，打開5V電源，在上方放置障礙物能夠查看接收端信號(hào)電平變化，用邏輯分析儀查看電平變化。

在上位機(jī)上操作，打開電源，打開邏輯分析儀，光敏二極管上方?jīng)]有遮擋物時(shí)，采集的電平為1（高）。

光敏二極管上有遮擋物時(shí)，采集到的電平為0（低）。