光电子器件及其应用概述.ppt

第5章 光电子器件及其应用;本章教学目标; 1、电光器件是通过电场或电流激发固体发光材料使之产生光辐射，将电能直接转换成光能的器件。这类器件主要有发光二极管和半导体激光器等。 2、发光二极管的光辐射是自发发射，光谱较宽，但相位不一致。 3、激光器发出的光是受激发射的相干光，其光谱宽度比发光二极管小1～2个数量级。 ;5.1.1 发光二极管;一、发光二极管的符号及特性;发光二极管图片; 发光二极管主要参数 ;二、发光二极管的驱动;图5.1.2 发光二极管常见的驱动电路;（2）晶体管驱动 ; 发光二极管输出的光强度在很宽的电流范围内与流过它的PN结的正电流成正比，因此，利用交流驱动可方便地对LED的发光强度作线性调制，并经常用于光通信及光耦合隔离电路中。另一方面，为使LED输出较大的光功率，必须采用交流电流源来驱动。 交流驱动的电路如图5.1.3所示，图5.1.3(a)中的VD对LED起反向保护作用，图5.1.3(b)的接法可提高电源的利用率。限流电阻R的取值。 ;; 限流电阻R可由下式估算 ; 5.1.2 发光二极管的应用;图5.1.4 LED电源指示电路 ; 2.音频信号电平指示 ;二、发光二极管使用注意事项 ; ⑵要合理选择LED的驱动电流，不能超过规定限值，以免PN结结温过高，缩短管子寿命。 ⑶限流电阻R对保证LED正常工作起决定作用。一旦R值选定，电源VCC值就不能改变，否则将会造成LED发光强度的变化，严重时会损坏LED。 ⑷严禁用有机溶液浸泡或清洗。 ⑸管子极性不能接反，一般引线较长的为正极，引线较短的为负极。 ;5.1.3 LED数码管;LED数码管图片; LED数码管分共阳和共阴极两种，外形及结构如图7.1.6所示。a～g代表7个笔段的驱动端，DP是小数点。公共阳极的数码管，公共端接高电平，驱动端接低电平；公共阴极的数码管，公共端接低电平，驱动端接高电平。 ; 小型LED数码管通常采用双列直插封装；大型LED则采用印刷板插入式，如图7.1.6 b所示。 ;5.1.4 LED点阵显示器及其应用;LED点阵图片; 在这个5×7发光二极管点阵显示器中，包含36个发光二极管，排列为七行五列，另一个发光二极管是用于???数点的（D.P.）。 这个显示器能够显示字母、数字、符号等。把行输入连接到发光二极管的负极，把列输入连接到发光二极管的正极。 要产生所需符号，用扫描信号把某些行接至低电平，同时把某些列接至高电平。; 例如要产生字母F，则需在行列输入线上接如下信号： 列1是高电平，同时这个列上的所有七行都是低电平； 列2是高电平，同时只有行1和行4是低电平； 列3是高电平，同时只有行1 和行4是低电平； 列4是高电平，同时只有行1和行4是低电平； 列5是高电平，同时只有行1是低电平。 把脉冲程序控制连接到列输入线，并使它和向行输入线供给数据的随机存取存储器或固定存储器的寻址同步。如果扫描信号频率是100Hz以上，则发光二极管的闪烁大约是每秒100次，这样人眼感觉光是永远亮着的。;图5.1.8 5×7发光二极管点阵显示符号; 光电器件又称光敏器件，能将光能转变成电能，一般以光测控器的形式工作于各种电路和控制系统中，故又称光电探测器。 常见光-电器件有光电二极管、光敏三极管、光敏场效应管、光控晶闸管、光敏电阻器、太阳电池等。 ; 一、光电二极管工作原理及主要参数 ; 光电二极管有光伏和光电导两种工作模式。光伏模式不加偏置电压，而光电导模式则要加反向偏置电压。如Si光电二极管工作于光电导工作模式，太阳能电池工作于光伏模式。;光电二极管图片;在图5.2.1（b）中，光敏二极管在外加反偏电压的作用下工作于光导模式，当未受光照时即有一微弱的二极管反向漏电流ID（0.3μA）称为暗电流(Dark current)流过，该反向漏电流满足普通二极管的伏安特性方程，即 ; 在图5.2.1（c）中，光敏二极管在无外加偏压下工作于光伏模式，未加光照时电路中无电流流过，当有光照时产生光电流（又称亮电流Photo current），该光电流在外电路的负载RL上产生的光生电压U反过来加于光电二极管上，这等于给PN结加了一个正向偏压，从而在PN结上又会产生正向电流，其表达式如上式ID所示。 上述两种电流的叠加就是此时流过负载RL的总电流，其表达式