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红外二极管知识总结 红外发射二极管 红外发光二极管的内部结构与原理A 红外发光二极管的材质为红外辐射率较高的材质制成PN结 砷化镓GaAs与砷铝化镓GaAlAs B 红外发光二极管加正向偏压向PN结注入电流激发红外光 红外发光二极管的分类1 按外尺寸分类 3 小功率 5 小功率 8 中大功率 10 中大功率 2 按功率分类 小功率 1mW 10mW 中功率 20mW 50mW 大功率 5mW 100mW 红外线发光二极管的参数与应用1 通常应用红外发射管波长 850nm 870nm 880nm 840nm 980nm2 功率与红外发射管波长的关系 850nm 880nm 940nm3 峰值波长 p nm发光体或物体在分光仪上所测量的能量分布 其峰值位置所对应的波长 4 发射角度 15度 30度 45度 60度 90度 120度 180度红外线发光二极管的发射强度因发射方向而异 当方向角度为零度时 其放射强度定义为100 当方向角度越大时 其放射强度相对的减少 发射强度如由光轴取其方向角度一半时 其值即为峰值的一半 此角度称为方向半值角 此角度越小即代表元件之指向性越灵敏 一般使用红外线发光二极管均附有透镜 使其指向性更灵敏 5 辐射强度 POWER 单位nm sr 表示红外管 IRLED 辐射红外能量的大小 1 红外线辐射强度单位 为发射管发射红外线光的单位立体角 sr 所辐射出的光功率的大小 2 红外线发光二极管的幅射强度 依光轴上的距离而变 亦随受光元件的不同而变 是受光元件的入射光量变化和与红外发光管的距离呈一定特性 基本上光量度是随距离的平方成反比 且和受光元件特性不同有关 3 发射红外线去控制相应的受控装置时 其控制的距离与发射功率成正比 为了增加红外线的控制距离 红外发光二极管工作于脉冲状态 红外发射管的极限参数1 允许功耗Pm 指允许加于LED两端正向电压与流过它的电流之积的最大值 超过此值会造成LED发热以及损坏 2 最大瞬间电流IFP 允许加到LED上的最大瞬间电流 只允许脉冲电流使用 且不能长时间点亮 3 最大正向电流IFM 允许加到LED上的最大正向电流 使用时超过此值会损坏LED 4 最大反向电压VRm 允许加到LED上的最大反向电压 使用时超过此值可能会击穿LED 5 工作温度topm 指LED可正常工作的环境温度范围 25 70 低于或高于此此温度范围 LED将不能正常工作 效率会大大降低 6 阈值电压VF 在正向电压小于某一值 叫阈值 时 电流极小 不发光 只有当电压超过某一值后 正向电流随电压迅速增加而发光 因为二极管的特性 反向是截止的 所以使用时极性插反是不会发光的 简易测试方法测量红外发光二极管正向电阻将万用表置于 R 10k 挡 黑表笔接红外发光二极管正极 红表笔接负极 测量红外发光二极管的正 反向电阻 正常时 正向电阻值约为15 40k 此值越小越好 反向电阻大于500k 1 测得正 反向电阻值均接近零 则说明该红外发光二极管内部被击穿损坏 2 测得正 反向电阻值均为无穷大 则说明该红外发光二极管开路损坏 3 测得反向电阻值远远小于500k 则说明该红外发光二极管漏电损坏 红外线发光二极管设计要求1 红外线发光二极管在工作过程中其各项参数均不得超过极限值 因此在代换选型时应当注意原装管子的型号和参数 不可随意更换 另外 也不可任意变更红外发光二极管的限流电阻 2 由于红外光波长的范围相当宽 故红外发光二极管必须与红外接收二极管配对使用 否则将影响遥控的灵敏度 甚至造成失控 因此在代换选型时 要务必关注其所辐射红外光信号的波长参数 3 红外发光二极管封装材料的硬度较低 它的耐高温性能更差 为避免损坏 焊点应当昼远离引脚的根部 焊接温度也不能太高 时间更不宜过长 最好用金属镊子夹住引脚的根部 以散热 引脚弯折开关的定型应当在焊接之前完成 焊接期间管体与引脚均不得受力 焊接后的器件引线割断 需冷却后进行 4 红外发射二极管的发光功率与光敏器件的灵敏度因封装而有角分布 使用时注意安装的指向调整 更换时亦应做相应调整 注意管子的极性 管子不要与电路中的发热元件靠近 红外接收二极管 结构原理光敏二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在N型单晶硅上形成的一层薄膜 光敏二极管的管芯以及管芯上的PN结面积做得较大 而管芯上的电极面积做得较小 PN结的结深比普通半导体二极管做得浅 这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力 红外接收二极管光电转换原理当光敏二极管工作时加上反向电压后 无光照时 电路中也有很小的反向饱和漏电流相当于光敏二极管截止 当有光照射时 PN结附近受光子的轰击 半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对O这些载流子的数目 对于多数载流子影响不大 但对P区和N区的少数载流子来说 则会使少数载流子的浓度大大提高 在反向电压作用下 反向饱和漏电流大大增加 形成光电流 该光电流随入射光强度的变化而相应变化 由此完成电功能转换 主要参数 1 最高工作电压Umax 在无光环境下 反向漏电流小于0 1uA时所加的反向最高电压值 2 光电流Il 光敏二极管在受到一定光线照射时 在加有正常反向工作电压时的电流值 改值越大越好 3 响应时间Tr 光敏二极管把光信号转换为电信号所需要的时间4 光电灵敏度 电流灵敏度 表示光敏二极管对光敏感的程度 以uW入射光的能量条件下所产生的光电流大小 uA uW5 暗电流 在红外接收二极管处于截至状态时 仍然存在一种电流 叫做暗电流 该暗电流和反向电压有稍许关系 但是和温度相关性较大 如下图所示 简单测量方法1 从外观上识别 常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色 识别引脚时 面对受光窗口 从左至右 分别为正极和负极 另外 在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面 通常带有此斜切平面一端的引脚为负极 另一端为正极 2 将万用表置于R 1k挡 用来判别普通二极管正 负电极的方法进行检查 即交换红 黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值