光电二极管是什么

Release time：2022-09-20
author：Ameya360
source：网络
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　　光电二极管是一种双元件P-N或PIN结，通过透明体或外盖暴露在光线下。当光线照射到结时，会根据具体工作模式产生电流或电压。光电二极管有三种工作模式，具体取决于施加到该器件的偏置值。这些是光伏、光电导或雪崩二极管模式。

　　如果光电二极管未施加偏置信号，则在光电模式下工作并且能在光源照射下产生一个小输出电压。这种模式下，光电二极管的作用就像太阳能电池。光电模式在低频应用中很有用，一般低于350kHz且光强小。这种输出电压很低，且在大多数情况下，光电二极管的输出需要采用放大器。

　　光电导模式要求对光电二极管进行反向偏置。此处施加的反向偏置电压将在P-N结产生一个耗尽区。偏置电压越大，耗尽区就越宽。与无偏置电压的二极管相比，耗尽区越宽会导致电容减少，从而使响应时间更快。这种工作模式的噪音水平较高，可能需要通过带宽限制进行控制。

　　如果进一步增大反向偏置电压，光电二极管将在雪崩二极管模式下工作。在这种工作模式下，光电二极管在高反向偏置电压下工作，允许由于雪崩击穿效应使每个由光线产生的电子空穴对的数量实现倍增。这将带来光电二极管内部增益和更高的灵敏度。这种工作模式的功能类似于光电倍增管。

　　在大多数应用中，光电二极管在具有反向偏置电压的光电导模式下工作（下图）。

光电二极管是什么

　　图：由于在耗尽区产生了电子空穴对，施加了反向偏置电压的光电二极管产生的电流与光强度成正比。蓝色圆表示电子，白色圆表示空穴。

　　施加了反向偏置电压的未发光光电二极管结中有一个自由载流子很少的耗尽区。它看起来像一个带电的电容器。有一个由热激发电离引起的小电流，称为“暗”电流。理想光电二极管的暗电流为零。暗电流、热噪声水平与二极管的温度成正比。由于光照度极低，暗电流会掩盖光电流，所以应选择小暗电流器件。

　　当具有足够能量的光线照射在耗尽层时，会电离晶体结构中的原子并产生电子空穴对。由于施加了偏置电压，现有的电场会把电子移动到阴极，空穴移动到阳极，从而产生光电流。光强度越大，光电流就越大。图所示的反向偏置光电二极管的电流电压特性说明了这一点。

　　光电二极管是什么

　　图：反向偏置光电二极管的VI特征说明二极管电流的递增量是光照强度的函数。

　　该图显示二极管反向电流是所施加反向偏置电压的函数，且以光强度为参数。请注意，光照强度增大会使反向电流水平成比例增大。这就是使用光电二极管测量光强度的基本原理。当偏置电压大于0.5伏时，几乎不会影响光电流。将反向电流施加到跨阻放大器上，可将其转换为电压。


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TVS二极管和齐纳二极管的区别
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TVS二极管和齐纳二极管的区别

　　TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管和齐纳二极管都具有在施加反向电压后，在某一电压下击穿、钳制电压的特性。本 应用笔记将对 TVS 二极管和齐纳二极管的区别予以说明。I-V 特性上的使用范围区别Figure 1 是齐纳二极管的 I-V 特性，Figure 2 是 TVS 二极管的 I-V 特性。这两个二极管都利用了反方向特性这一点，但是齐纳 二极管主要用于稳压用途，所以设计成在 1mA 到 40mA 这样 的小电流区域电压稳定，不能流过大电流(Figure 1 的阴影部 分)。在击穿区域内施加指定的小电流 IZ 时，二极管两端电压值 被规定为齐纳电压 VZ。齐纳二极管通常在使用时处于击穿状态。　　对于 TVS 二极管，为了不妨碍保护电路的驱动电压，通常使 用在切断电压 VRWM 以下电压范围内(Figure 2 右侧的阴影部 分)。然后，施加浪涌等过电压时会击穿、流过数 A 到数十 A 的电流(左侧的阴影部分)。由于通常情况下不可以击穿，因此规定了绝对不会引起击穿的 电压最大值即截至电压 VRWM 和击穿电压 VBR 两种。　　由于击穿电压 VBR 与齐纳电压 VZ 一样使用小电流进行测量，因 此与实际应用条件下的雪崩电压不同。因此，将流过大电流时 的最大击穿电压规定为钳位电压 VCL。Datasheet 上参数定义的区别TVS 二极管和齐纳二极管的 datasheet 上规定的差异如 Table 1 所示。在前面中也说明过，由于齐纳二极管主要用于稳压用 途，所以只规定了小电流域的齐纳电压 VZ。与此相对，TVS 二极管有着小电流区域的击穿电压 VBR、截至 电压 VRWM、高电流区域的钳位电压 VCL3 个参数的区分。只有 TVS 二极管会有表示在特定浪涌波形中能承受的最大浪 涌功率的峰值脉冲功率 PPP 和表示最大浪涌电流的峰值脉冲电 流 IPP 的定义。仅有 TVS 二极管有 ESD 对策用的 ESD 耐量的规定。对于端子间电容，在通信线路中使用时，需要选择数据波形不 会被电容影响而钝化的端子间电容值，因此仅 TVS 二极管有该 项规定。如上所述，齐纳二极管主要用于稳压，因此 datasheet 上的参 数定义主要是齐纳电压等，项目较少。而 TVS 二极管的目的是 保护其他设备不受浪涌的影响，所以电压的参数定义比较广泛， 还规定了 ESD 耐量和端子间容量等重要项目。
2025-07-10 15:01 reading：351
如何避免二极管过载
行业新闻

如何避免二极管过载

　　如何避免二极管过载?　　二极管作为电路中的基础元件，其过载可能导致性能下降甚至烧毁。以下从选型、安装、保护设计及散热四方面提供实用解决方案：　　1.精准选型匹配需求　　根据电路特性选择二极管类型：高频电路优先选用肖特基二极管(低反向恢复时间);高压场景采用快恢复二极管;大电流环境需考虑功率二极管。　　核对关键参数：正向电流(IF)需预留20%以上余量，反向耐压(VRRM)应高于电路最大电压的1.5倍，避免长期运行在极限值。　　2.规范安装降低风险　　焊接控制：手工焊接时温度≤260℃，时间<3秒，避免高温导致PN结损伤;自动贴片机需设置预热坡度，防止热冲击。　　引脚处理：高频电路中引线长度应<5mm，必要时采用镀金引脚或绞合线降低电感效应;反向安装二极管可能导致极性错误，需严格按丝印标识操作。　　3.多级保护限制过流过压　　电流限制：串联电阻需按公式R=(Vsupply-Vd)/If计算(Vd为二极管正向压降)，例如12V转5V电路中，若If=1A，需串联7Ω电阻;对敏感电路可并联自恢复保险丝(PPTC)实现过流自保护。　　电压箝位：并联双向TVS二极管时，其击穿电压应略高于电路工作电压峰值(如12V系统选15V TVS)，可抑制ESD或雷电感应脉冲。　　4.热管理与布局优化　　散热设计：功率二极管必须加装散热片，材料推荐铝合金(导热系数200W/m·K)，接触面涂抹导热硅脂(热阻<0.1℃·cm²/W);　　PCB布局：高功率二极管周围保留≥2mm禁布区，避免与发热元件(如MOS管)相邻;多二极管并联时采用镜像布局，保证电流均流。　　5.电路级预防措施　　参数监控：在关键电路中串联采样电阻，通过运放构建过流检测电路，触发后切断电源或启动限流模式;　　冗余设计：对不可修复场景(如航空航天)，可采用N+1二极管并联备份，单管失效时负载自动分配至健康管。　　示例场景：在开关电源设计中，选用600V/10A快恢复二极管，串联1Ω水泥电阻限流，并联1.5KE200CA型TVS管，配合L型散热片(尺寸50×30×10mm)，实测在满载40℃环境下连续工作1000小时，壳温稳定在65℃以下，未出现性能衰减。　　通过系统化的选型、安装规范及保护设计，可有效延长二极管使用寿命，提升电路可靠性。
2025-06-09 14:21 reading：498
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