电子技术教学课件作者赵莹CH1CH1.6课件.pptVIP

半导体器件 1.6半导体光电器件 　光信号和电信号的接口需要一些特殊的半导体光电器件，半导体光电器件是用于光、电能量或信号转换的半导体器件，它们是一种较新型的半导体器件，种类繁多，如发光二极管、激光二极管、光电池、光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、光耦合器等等，它们通常可用于显示、报警、耦合和控制等场合。 1.6.1. 发光二极管 通过正向电流时，由于电子与空穴直接复合而发出光. 作为显示器件具有体积小、显示快和寿命长等优点 发光二极管的发光颜色取决于所用材料，目前有红、黄、绿、橙等颜色。发光二极管的外形及图形符号分别见图1-34（a）及（b）。 图1-34 发光二极管外形及图形符号 1.6.2. 光电二极管 当没有光照射时，其反向电阻很大，PN结流过的反向电流很小 。 当光线照射在PN结上时，就在PN结及其附近产生电子空穴对，在内电场作用下做定向运动形成光电流。 光电二极管实际上是一种简易的光电传感器件，利用它可以测量光的强度。常用的光敏二极管有2AU和2CU系列。二极管的外形、图形符号及伏安特性如图1-35所示。 图1-35 光敏二极管 （a）外形 （b）符号 （c）伏安特性曲线 利用发光二极管和光电二极管可以构成光电传输系统，如图1-36所示所示，发光二极管发出的光信号通过光缆传输，然后再用光电二极管接收，在接收电路的输出端可以得到0-5V的数字信号。 图1-36 光电传输系统 1.6.3 光电晶体管 光电晶体管依据光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能可以等效为一只光电二极管和一只晶体管相连，并引出集电极与发射极，如图l-37（a）所示。光电晶体管的图形符号、外形及输出特性曲线分别如图l-37（b）、（c）、（d）所示。 和光电二极管不同，光电晶体管除了具有光电转换的功能外，还具有放大功能，它的输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚。同光电二极管一样，光电晶体管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射。 图1-37 光电晶体管 （a）等效电路 （b）图形符号 (c）外形 （d）输出特性曲线 光电晶体管广泛应用于光控电路中，使用时要特别注意其反向击穿电压、最高工作电压和最大耗散功率等极限参数。 1.6.4 光电耦合器 光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件与光敏元件相互绝缘地组合在一起，以实现两部分电路的电气隔离。工程上常用光电耦合器件实现电—光—电的隔离。图1-38所示的电路就是应用这种光电耦合器的例子。 图1-38 光电耦合器组成的开关电路 图1-38所示电路中，当输入信号Ui为低电平时，晶体管VT1处于截止状态，光电耦合器中的发光二极管LED的电流近似为零，光电晶体管VT2截止，当Ui为高电平时，晶体管VT1饱和导通，LED发光， VT2导通。光电晶体管的集电极C和发射极E之间相当于一个开关，而这个开关的接通或断开由输入信号Ui控制。 此例中，光电耦合器是作为光电开关使用的，这种光电开关不存在继电器中机械触点疲劳的问题，因此可靠性很高。 半导体器件