光电二极管的工作模式可以分为以下两种:零偏压下的光电压模式和反偏压下的光电导模式。光电压模式具有较好的精密度和线性度的特点,光导模式能提供较高的速度,适合于检测高速光脉冲,但是线性度不佳。在有外加反向偏压的情况下,光电二极管即使在没有光照射下也有少量的电流流过,这个电流称为暗电流。光电压模式下没有暗电流,噪声主要是并联电阻产生的热噪声。光电导模式下,噪声除了热噪声外,还有散粒噪声。光电二极管通常在光电压模式和光电导模式中选择较好的设计,而不是二者同时优化使用。二极管红外线发射与接收的方式有两种,其一是直射式,其二是反射式。中山原装二极管原理
二极管的起源早在20世纪40年代,人们就开始利用金属-半导体接触的单向导电性,当时将金属丝与氧化亚铜晶体接触做成点接触型二极管,将这种较简单的半导体器件用于检波。利用薄膜淀积技术可在半导体表面形成大面积的金属-半导体整流接触,做成面接触型的金属-半导体二极管,习惯上称之为肖特基势垒二极管,简称为肖特基二极管。目前,功率肖特基势垒二极管主要用铬、铂、钨、铝等金属与N型低阻硅制成 这里需要对阴极金属与重掺杂的N+层之间的接触进行说明。首先肯定是该接触为欧姆接触,与阳极的金属-半导体的整流接触不同。欧姆接触不光光看金属和半导体的功函数之差。更广义的所谓欧姆接触,是指接触电阻很小且不随外加电压的变化而改变其阻值的线性接触。湖州光电二极管功率发光二极管与霓虹灯相比除了寿命长,还有节能、驱动和控制简易、无需维护等特点。
二极管的发现和发展:1874年,德国物理学家卡尔·布劳恩在卡尔斯鲁厄理工学院发现了晶体的整流能力。因此1906年开发出的代二极管——“猫须二极管”是由方铅矿等矿物晶体制成的。20世纪初,由于无线电接收器探测器的需要,热离子二极管(真空管)和固态二极管(半导体二极管)大约在相同的时间分别研发。直到20世纪50年代之前,真空管二极管在收音机中都更为常用。这是因为早期的点接触式半导体二极管(猫须探测器)并不稳定,并且那时大多数的收音机放大器都是由真空管制成,二极管可以直接放入其中。而且那时真空管整流器和充气整流器处理一些高电压、高电流整流任务的能力更是远在半导体二极管(如硒整流器)之上。现如今的二极管大多是使用硅来生产,锗等其它半导体材料有时也会用到。目前常见的结构是,一个半导体性能的结晶片通过PN结连接到两个电终端。
光电二极管特性可以用一个等效电路模型表示,该模型由一个理想的二极管一个电流源和其他寄生的电阻电容构成。其中电流源表示了光电二极管产生的光电流信号,理想二极管表示了P-N结,体现了光电二极管正向偏压状态时的电压条件。旁路电阻R表示了光电二极管的伏安特性曲线中的斜率,即偏压为零时的结电阻。对理想的光电二极管来说,旁路电阻是无穷大的,但实际应用中旁路电阻阻值的变化为10- 1000M。旁路电阻影响了光电二极管的暗电流噪声,光电二极管的性能越好,其旁路电阻越大。串联电阻R是由接触电阻和未耗尽的体电阻构成,大小与光电二极管的尺寸、偏压有关;结间电容C表示了光电二极管P-N结的电荷存储能力,与二极管面积和反向电压有关。二极管PN结的单向导电性,二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。
二极管真空管:1873年,弗雷德里克·格思里(Frederick Guthrie)发现了热离子二极管的基本操作原理。他发现了当白热化的接地金属接近带正电的验电器时,验电器的电会被引走;然而带负电的验电器则不会发生类似情况。这表明了电流只能向一个方向流动。1880年2月13日,托马斯·爱迪生也发现了这一规律。当时,爱迪生正在研究为什么他的碳丝灯泡的灯丝几乎总是在正极端烧断。他有一个密封了金属板的特殊玻璃外壳灯泡。利用这个装置,他证实,发光的灯丝会有一种无形的电流穿过真空与金属板连接,但只有当板被连接到正电源时才会发生。爱迪生随即发明了一种电路,他的特殊灯泡有效地取代了直流电压表中的电阻。在1884年,爱迪生被授予了此项发明的。由于当时这种装置实际上并不能看出实用价值,这项更多地是为了防止别人声称早发现了这一所谓“爱迪生效应”。20年后,约翰·弗莱明(爱迪生前雇员)发现了这一效应的实用价值,它可以用来制作精确检波器。1904年11月16日,个真正的热离子二极管——弗莱明管。二极管具有阳极和阴极两个端子,电流只能往单一方向流动。中山原装二极管原理
二极管两端并联着继电器线圈,这圈的直流电阻很小。中山原装二极管原理
二极管一个热离子二极管就是一个真空管(也称“电子管”),由一个包含着两个电极的密封真空玻璃壳组成:由灯丝加热的阴极,和一个阳极。早期产品的外观和现在的白炽灯泡相当类似。在操作中,一个单独的电流通过由镍铬合金制成的高电阻灯丝(加热器),将阴极加热到红热状态(800-1000℃)后可导致它释放电子到真空。这一过程即热发射。阴极通常涂有碱土金属氧化物,如钡或锶的氧化物。因为它们具有较低的功函数,可使发射的电子数量增加。有些真空管则直接加热钨丝,钨丝则既作为加热器也是阴极本身。交流电会在负极及与其同心的阳极板之间整流,当板子带正电时,静电会从负极处吸引电子。所以电子即从阴极连通到阳极成为了电流。然而当极性反转阳极板带有负电时,阳极板不会发射电子,而阴极也并不会吸引电子,因而没有电流会产生。如此则保证了电流的单向流通,即从阴极流向阳极板。中山原装二极管原理
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