光電器件相關知識

同學：光電三極管>三極管和光電二極管>二極管在性能上有哪些不同呢?
老師：光電三極管和光電二極管一樣，也是光電導器件。光電三極管是NPN結構，但它的管芯基區面積做得較大，發射區面積做得較小，入射光主要被基區吸收，并產生基極電流，根據三極管的電流放大作用，其集電極電流是基極電流的β倍。由于它充分利用了三極管的電流放大，光電流可以達到0.4～4mA(光電二極管的光電流僅為幾十微安)，因此光電三極管具有更高的靈敏度。
同學：我們在進行電子制作時，經常使用發光二極管，只是不太清楚它為什么會發光，為什么會有幾種不同發光顏色的發光二極管。
老師：發光二極管也是由一個PN結組成的半導體器件，同樣具有單方向導電特性。給發光二極管外加正向電壓時，它也處于導通狀態，當正向電流流過管芯時，卻將電能轉換成了光能。發光二極管的發光顏色主要決定于制作管子的材料以及摻入雜質的種類。常用的有發紅光的磷砷化鎵發光二極管，發黃色光的碳化鎵發光二極管，發綠光的磷化鎵發光二極管。還有能發出紅外光的砷化鎵和砷鋁化鎵發光二極管。
同學：發光二極管為什么都要串聯一只電阻呢?
老師：串聯的電阻叫限流電阻。發光二極管和普通二極管不同的地方是在導通時的正向壓降UF比較大，一般為1.5～2.5V(普通硅二極管約為0.7V)。發光二極管的工作電流IF一般為10～40mA。為了保證發光二極管在電源電壓U的作用下管子的工作電流不超過額定值，需要串聯一只限流電阻R，R的阻值可由下式算出
R=(U－UF)/IF
同學：有一種LED數碼管，它與發光二極管有什么關系呢?
老師：LED數碼管是多個發光二極管的組合，它是把磷砷化鎵或磷化鎵發光二極管的管芯做成條狀，用七條條狀的發光二極管組成七段式的數碼顯示管，就可以在計數器中顯示0～9十個數字。這種數碼管體積小、耗電省、壽命長、響應速度快、顯示清晰，應用十分廣泛。
同學：什么是硅光電池?它的主要特性是什么?
老師：硅光電池是一種直接把光能轉換成電能的半導體器件。它的結構很簡單，核心部分是一個大面積的PN結。大家可以自己做一個簡單的實驗，把一只透明玻璃外殼的點接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當二極管的管芯(PN結)受到光照時，你就會看到微安表的表針發生偏轉，顯示出回路里有電流，這個現象稱為光生伏特效應。硅光電池的PN結面積要比二極管的PN結大得多，所以受到光照時產生的電動勢和電流也大得多。例如，國產2CR型硅光電池在100mW/cm2的入射光強下，開路電壓(需用高內阻的直流毫伏計測量)為450～600mV，短路電流為16～30mA，轉換效率為6％～12％。
同學：硅光電池的受光面為什么是藍色的?硅光電池可以串聯和并聯嗎?
老師：為了減少光線在硅光電池表面的反射，在它的表面還蒸有一層一氧化硅抗反射膜，可以使反射系數由30％～39％下降到7％，提高了轉換效率。上面談到單片硅光電池的開路電壓(電動勢)為450～600mV，當要求較高的電壓時，可以把單片電池串聯起來使用。單片硅光電池的短路電流為16～30mA，當要求輸出較大電流時，可以把單片電池并聯起來使用。
同學：您講到光電器件分類的時候提到了光電耦合器，這是一種什么樣的光電器件呢?
老師：在電子電路中，人們把半導體發光器件(如發光二極管)和光敏器件(如光電二極管、光電三極管)組合封裝在一起，成為一種“電－光－電”的器件，這就是光電耦合器。當我們給輸入端的發光器件輸入一個電信號，則發光器件發光，光被輸出端的光接收器件接收又轉換成電信號。由于輸入、輸出之間是用光進行耦合，所以輸出端對輸入端沒有反饋，具有優良的隔離性能和抗干擾性能，并可作為光電開關器件，代替繼電器或脈沖變壓器，應用相當廣泛.如果對本文介紹有疑問，請在文章下方評論區留言。

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