光電器件是指能夠將光信號轉換成電信號或者將電信號轉換成光信號的器件。它們廣泛應用于通信、計算機、醫療、能源和環保等領域。本文將從光電器件的種類、原理和應用三個方面進行論述。根據其功能和結構特點,光電器件可以分為多種類型,以下是其中的幾種:1、光電二極管(Photodiode)光電二極管是一種將光信號轉換成電信號的器件,它的結構類似于普通二極管,但是在PN結上添加了一層高摻雜的區域。當光照射到PN結時,會產生電子-空穴對,這些載流子會被PN結產生的電場分離,從而產生電流。光電二極管廣泛應用于光通信、光電測量等領域。2、光電探測器(Photodetector)光電探測器是一種能夠將光信號轉換成電信號的器件,它的結構和光電二極管類似,但是在其PN結上添加了更多的高摻雜層,從而提高了其靈敏度和響應速度。光電探測器廣泛應用于光通信、光電測量、太陽能電池等領域。四川飛安光電生產廠家推薦成都意科科技有限責任公司。西安射頻光電計數
發光二極管的部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片,在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層,稱為PN結。在些半導體材料的PN結中,注入的少數載流子和多數載流子以光的形式釋放多余的能量,從而直接將電能轉化為光能。PN結加反向電壓,少數載流子難以注入,因此不發光。當它處于正工作狀態(即兩端加正電壓),電流從陽極流向陰極時,半導體發出從紫外線到其他不同顏色的光,光的強度與電流有關。發光二極管與光電二極管的區別普通二極管在反向電壓作用下處于截止狀態,只能流過微弱的反向電流。光電二極管在設計和生產過程中應盡量使PN結面積相對較大,以便接收收入射光。光電二極管在反向電壓下工作。當沒有光時,反向電流非常微弱,稱為暗電流;當有光時,反向電流迅速增加到幾十個微安,稱為光電流。光的強度越大,反向電流就越大。光的變化會導致光電二極管的電流變化,從而將光信號轉換為電信號,成為光電傳感器。深圳可見光光電模塊重慶小信號光電生產廠家推薦成都意科科技有限責任公司。
一個典型的光電二極管模型包含以下關鍵元素,一個二極管并聯一個電流源,并且電流源與光強成正比。寄生元件CD和RD會影響器件性能。光伏模式-光電流在如圖2所示的環路中流動,并且給二極管提供正向偏置。由于二極管的電壓電流間成對數關系,因此空載的輸出電壓與光電流間近似成對數關系,并且通過RD上的一個小電流得到修正。所以,輸出電壓與光強之間是高度非線性的關系。某些應用將很受益于對數關系,因為在很大的范圍內,光強的改變(眼睛是完美的對數型)會使電壓發生類似的改變。由于二極管電壓電流特性與溫度相關,電壓與光強之間的關系很差。
為了在千兆赫茲區域獲得特別高的檢測帶寬,需要使用先進的光電二極管設計。例如,一些器件在薄的吸收部分周圍包含一個光學諧振器。通過這種方式,人們可以實現有效的吸收,從而獲得高的量子效率,盡管本征區的厚度相當小,這是為減少漂移時間所選擇的。所謂的波導光電二極管包含一個光波導,它將光沿著其路徑限制在吸收區。然后,該區域可以再次非常薄,盡管如此,人們可以在很短的長度內獲得有效的吸收。通過限度地減少有源區的長度,我們也可以限度地減少電容量,并達到一個非常高的帶寬。在某些情況下,電極結構被制作成形成一個電波導,其中電波可以與光波導中的光波平行傳播。這種行波光電二極管的帶寬可以達到遠遠超過100GHz。成都紅外光電生產廠家推薦成都意科科技有限責任公司。
光電轉換器的基本原理是光電效應。光電效應是指當光照射到物質表面時,光子能量被物質吸收并激發物質中的電子,使其躍遷到導帶或價帶中,從而產生電流。根據光電效應的不同機制,光電轉換器可分為光電導和光電發射兩種類型。·光電導:光電導是指當光照射到半導體材料上時,產生電子與空穴對,并在電場作用下產生電流。太陽能電池就是一種典型的光電導器件,其通過光照射到半導體材料上產生電子與空穴對,然后通過電場將電子與空穴分離,形成電流。·光電發射,光電發射是指當光照射到金屬表面時,金屬表面的電子受到光激發,躍遷到金屬的導帶中,從而產生電流。光電發射器件常用于光電傳感器和光電顯示器中。成都可變增益光電生產廠家推薦成都意科科技有限責任公司。紅外光電批發價格
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影響光電二極管系統的主要非理想情況稱為暗電流,因為即使沒有照明,電流也會流過光電二極管。流過二極管的總電流是暗電流和光電流的總和。如果這些強度產生的光電流大小與暗電流的大小相似,則暗電流將限制系統準確測量低光強度的能力。這種運算放大器電路稱為跨阻放大器(TIA)。它專門用于將電流信號轉換為電壓信號,電流電壓比由反饋電阻RF的值決定。運算放大器的同相輸入端接地,如果我們應用虛擬短路假設,我們知道反相輸入端將始終處于大約0V。因此,光電二極管的陰極和陽極都保持在0V。我不相信“光伏”是這種基于運算放大器的實現的完全準確的名稱。我不認為光電二極管的功能類似于通過光伏效應產生電壓的太陽能電池。但是“光伏”是公認的術語,不管我喜不喜歡。“零偏置模式”更好,我認為,因為我們可以在光伏或光電導模式下使用相同的TIA和光電二極管,因此沒有反向偏置電壓是顯著的區別因素。西安射頻光電計數