光电器件的识别与检测

1、1 光敏电阻v利用半导体光电导效应制成的器件。典型的光电导器件为光敏电阻。v基本原理与结构基本原理与结构v 光敏电阻又称光导管光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，料制成的光电器件。光敏电阻没有极性， 纯粹是一纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻暗电阻）很大，）很大，电路中电流（电路中电流（暗电流暗电流）很小。当光敏电阻受到一定）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（波长范围的光照时，它的阻值（亮

2、电阻亮电阻）急剧减小，）急剧减小，电路中电路中电流迅速增大电流迅速增大。一般希望。一般希望暗电阻越大越好，暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际。实际光敏电阻的暗电阻一般在兆欧量级，亮电阻在几千光敏电阻的暗电阻一般在兆欧量级，亮电阻在几千欧量以下。欧量以下。金属电极半导体玻璃底板电源检流计RLEI(a)(b)(c)Ra图图 1 光敏电阻结构光敏电阻结构 (a) 光敏电阻结构；光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极；光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图光敏电阻接线图2.光敏电阻的主要参数及特点光敏电阻的主要参数有： (1) 暗电阻 光敏

3、电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 (2) 亮电流 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3) 光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。光敏电阻的使用 光敏电阻的重要特点是，光谱响应范围宽，测光范围宽，灵敏度高，无极性之分。但由于材料不同，在性能上差别较大。使用中应注意： 1）当用于模拟量测量时，因光照指数与光照强弱有关，只有在弱光照下光电流与入射辐射通量成线性关系。 2）光敏电阻的温度特性很复杂，电阻温度系数有正有负，一般说，光敏电阻不适于在高温下使用，温度高时输出将明显减小，甚至无输出。 3）光敏电阻频带宽度都比较窄，在室温下只有少

4、数品种能超过1000Hz，而且光电增益与带宽之积为一常量，如要求带宽较宽，必须以牺牲灵敏度为代价。 4）设计负载电阻时，应考虑到光敏电阻的额定功耗，负载电阻值不能很小。 光敏电阻的应用电路一 火焰检测报警器电路光敏电阻的应用二 照相机电子快门电路光敏电阻的应用三 照明灯自动控制电路2 发光二极管发光二极管v发光二极管，简称发光二极管，简称LED，是一种能将，是一种能将电能转换为光电能转换为光能能的半导体器件，由磷化镓、砷化镓、磷砷化镓、的半导体器件，由磷化镓、砷化镓、磷砷化镓、砷磷化镓等半导体材料制成。砷磷化镓等半导体材料制成。 下一页本节目录v发光二极管在电路中用文字符号发光二极管在电路中用

5、文字符号VD表示，表示，其图形符号如其图形符号如图图8-1所示。所示。图图 常见常见LED的外形的外形国际上大功率的国际上大功率的LED光源产品光源产品点式点式LED字段式字段式LED点阵式点阵式LED光柱式光柱式LEDLED 的类型的类型v（1）最大工作电流）最大工作电流IFMvIFM是指发光二极管是指发光二极管长期正常工作长期正常工作所允许通过的所允许通过的最大正向电流最大正向电流。使用中不能超过此值，否则将。使用中不能超过此值，否则将会烧毁发光二极管。会烧毁发光二极管。v2）最高反向电压）最高反向电压URMvURM是指发光二极管在是指发光二极管在不被击穿的前提不被击穿的前提下，所下，所能

6、承受的能承受的最大反向电压最大反向电压。使用中不应使发光二。使用中不应使发光二极管承受超过此参数值，否则发光二极管将可极管承受超过此参数值，否则发光二极管将可能被击穿。能被击穿。上一页 下一页2发光二极管的主要参数发光二极管的主要参数本小节目录v用万用表检测发光二极管时，使用用万用表检测发光二极管时，使用“R10k”档。档。因为发光二极管的管压降一般为因为发光二极管的管压降一般为1.7V以上以上，而万，而万用表用表“R1k”及其以下及其以下各电阻档表内电池仅为各电阻档表内电池仅为1.5V，低于管压降，无论正、反向接入，发光二，低于管压降，无论正、反向接入，发光二极管都不可能导通，也就无法检测。

7、用极管都不可能导通，也就无法检测。用“R10k”档时表内接有档时表内接有15V（有些万用表为（有些万用表为9V）电池，高）电池，高于管压降，所以可以用来检测发光二极管。于管压降，所以可以用来检测发光二极管。v（注意：电流不能超过（注意：电流不能超过IFM，易烧坏），易烧坏）上一页 下一页 返回3发光二极管的检测发光二极管的检测v（1）发光二极管正、负极的判别）发光二极管正、负极的判别v通常，发光二极管两管脚中，较长的是正通常，发光二极管两管脚中，较长的是正极，较短的是负极。对于透明或半透明塑极，较短的是负极。对于透明或半透明塑料封装的发光二极管，可以用肉眼观察到料封装的发光二极管，可以用肉眼观

8、察到它的内部电极的形状，内电极较小的为正它的内部电极的形状，内电极较小的为正极，内电极较大的为负极。如极，内电极较大的为负极。如图图所示。所示。上一页 下一页 返回发光二发光二极管的极管的引脚识引脚识别别v用指针式万用表检测用指针式万用表检测发光二极发光二极管的管的正反向电阻正反向电阻，其中电，其中电阻值阻值小的小的那一次为那一次为正向电阻正向电阻，黑表，黑表笔所接引脚为发光二极管的正笔所接引脚为发光二极管的正极，红表笔所接引脚为发光二极，红表笔所接引脚为发光二极管的负极。极管的负极。上一页 下一页 返回v（2）用万用表检测发光二极管的性能）用万用表检测发光二极管的性能v检测时，将万用表的检测

9、时，将万用表的黑表笔黑表笔（表内电池正（表内电池正极）极）接接LED正极正极，红表笔红表笔（表内电池负极）（表内电池负极）接接LED负极负极，这时发光二极管为正向驱动，这时发光二极管为正向驱动，表针应偏转过半表针应偏转过半，同时，同时LED中中有一个发光有一个发光亮点亮点。再将两。再将两表笔对调表笔对调后与发光二极管相后与发光二极管相连接，这时发光二极管为反向驱动，连接，这时发光二极管为反向驱动，指针指针应不动应不动，LED无发光亮点无发光亮点。如果无论正向。如果无论正向驱动还是反向驱动，表针都偏转到头或都驱动还是反向驱动，表针都偏转到头或都不动，则说明该发光二极管已损坏。不动，则说明该发光二

10、极管已损坏。上一页 下一页 返回v普通发光二极管的工作电压一普通发光二极管的工作电压一般都为般都为1.72.5V，电路只要满电路只要满足工作电压的要求，不论是直足工作电压的要求，不论是直流还是交流都可以流还是交流都可以。可根据要。可根据要求选择发光二极管的发光求选择发光二极管的发光颜色颜色；根据安装位置，选择发光二极根据安装位置，选择发光二极管的管的形状和尺寸形状和尺寸。上一页 下一页4发光二极管的正确选用发光二极管的正确选用本小节目录v（1）若用）若用电压源驱动电压源驱动，则应在电路中，则应在电路中串接限流电串接限流电阻阻，以限制流过管子的正向电流，防止，以限制流过管子的正向电流，防止LED

11、因电因电流过大而损坏。流过大而损坏。v（2）交流驱动交流驱动时，为防止时，为防止LED被反向击穿，可在被反向击穿，可在其两端其两端并联反极性整流二极管并联反极性整流二极管保护。保护。v（3）在）在焊接焊接发光二极管发光二极管时时，烙铁的温度烙铁的温度不应过高不应过高或或焊接时间焊接时间不宜过长，以免损坏发光二极管。不宜过长，以免损坏发光二极管。上一页 下一页 本小节目录使用发光二极管时应注意不要超过其最大功耗、最使用发光二极管时应注意不要超过其最大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等，并注意以下几个问大正向电流和反向击穿电压等，并注意以下几个问题：题：LED在景观照明中的应用在景观照明中的应用v

12、光电二极管又叫光电二极管又叫光敏二极管光敏二极管，是一，是一种能够将种能够将光能转换成电能光能转换成电能的半导体的半导体器件。其外形和电路图形符号如器件。其外形和电路图形符号如图图所示。所示。上一页 下一页3 光电二极管光电二极管本节目录图图 光电二极管的外形与电路符号光电二极管的外形与电路符号v常见的有常见的有透明塑封透明塑封光电二极管、光电二极管、金属金属壳封装壳封装光电二极管、光电二极管、树脂封装树脂封装光电二光电二极管等。光电二极管有许多种类、常极管等。光电二极管有许多种类、常用的有用的有PN结型、结型、PIN结型、雪崩型和结型、雪崩型和肖特基结型肖特基结型等。用得最多的是硅材料等。用

13、得最多的是硅材料PN结型光电二极管。结型光电二极管。上一页 下一页 本小节目录v光电二极管的作用是进行光电转换，其通光电二极管的作用是进行光电转换，其通常工作在反向电压状态，如所示。常工作在反向电压状态，如所示。上一页 下一页1光电二极管的工作原理光电二极管的工作原理本小节目录图图8-5v（1）最高工作电压）最高工作电压URMv最高工作电压最高工作电压URM是指在无光照、反向电流不超过是指在无光照、反向电流不超过规定值的前提下，光电二极管所允许加的最高反规定值的前提下，光电二极管所允许加的最高反向电压。使用中，不能超过此参数值。向电压。使用中，不能超过此参数值。v（2）光电流）光电流ILv光电

14、流光电流IL是指在受到一定光照时，工作在反向电压是指在受到一定光照时，工作在反向电压下的光电二极管中所流过的电流，约为下的光电二极管中所流过的电流，约为几十微安几十微安。一般情况下，选用光电流较大的光电二极管效果一般情况下，选用光电流较大的光电二极管效果较好。较好。v（3）暗电流）暗电流IDv管子加反向电压无光照时，光电二极管管子加反向电压无光照时，光电二极管导通导通的的反反向电流向电流，或叫，或叫反向漏电流反向漏电流。上一页 下一页返回2光电二极管的参数光电二极管的参数v光电二极管两管脚有正、负极之分，通常，光电二极管两管脚有正、负极之分，通常，靠近管键或色点靠近管键或色点的是的是正极正极，

15、另一脚是负极；，另一脚是负极；较长较长的是的是正极正极，较短的是负极。如所示。，较短的是负极。如所示。上一页 下一页（1）光电二极管的正、负极判别）光电二极管的正、负极判别返回图图 光电二极管的正、负极判别光电二极管的正、负极判别3光电二极管的检测光电二极管的检测v将万用表置将万用表置“RlK”挡，挡，黑黑表笔（表内电池正表笔（表内电池正极）接光电二极管极）接光电二极管正极正极，红表笔接负极，测其，红表笔接负极，测其正向电阻正向电阻，应为，应为1020k；对调两表笔，即红；对调两表笔，即红表笔接光电二极管正极，黑表笔接负极，然后表笔接光电二极管正极，黑表笔接负极，然后用一遮光物（例如黑纸片等）

16、将光电二极管的用一遮光物（例如黑纸片等）将光电二极管的透明窗口遮住，这时测得的是透明窗口遮住，这时测得的是无光照情况下无光照情况下的的反向电阻反向电阻，应为无穷大应为无穷大；移去遮光物，使光电；移去遮光物，使光电二极管的透明窗口二极管的透明窗口朝向光源朝向光源（自然光、白炽灯（自然光、白炽灯或手电筒等或手电筒等)，这时，这时表针应向右偏转至几表针应向右偏转至几k处，处，这说明被测管是这说明被测管是好好的。如果在的。如果在无光照和有光照无光照和有光照时测得的反向电阻均为时测得的反向电阻均为0或无穷大或无穷大，则说明此，则说明此 光电二极管是光电二极管是坏坏的，不能使用。的，不能使用。v 上一页

17、下一页返回（2）用万用表检测光电二极管的好坏）用万用表检测光电二极管的好坏v光电二极管的种类很多，而且参数光电二极管的种类很多，而且参数相差较大，选用时要根据电路的要相差较大，选用时要根据电路的要求。首先确定选用什么求。首先确定选用什么类别类别的，再的，再确定选用什么确定选用什么型号型号的，最后再从同的，最后再从同型号中选用型号中选用参数参数满足电路要求的光满足电路要求的光电二极管。电二极管。上一页 下一页4光电二极管的正确选用光电二极管的正确选用本小节目录4光电三极管光电三极管v光电三极管的作用也是实现光电转换。但是，光电二极管的光光电三极管的作用也是实现光电转换。但是，光电二极管的光电转换

18、的灵敏度低，电转换的灵敏度低，而而光电三极管光电三极管实质是在光电二极管的基础实质是在光电二极管的基础上加了一级放大，其光电转换的上加了一级放大，其光电转换的灵敏度大大提高灵敏度大大提高。v光电三极管为光电三极管为NPN结构结构，基极即为光窗口。，基极即为光窗口。大多数光电三极管大多数光电三极管只有发射极只有发射极E和集电极和集电极C两个管脚。也有部分光电三极管基极两个管脚。也有部分光电三极管基极B有引出管脚，作为温度补偿，不用时可将其剪去。光电三极管有引出管脚，作为温度补偿，不用时可将其剪去。光电三极管的外形和电路图形符号如的外形和电路图形符号如图图8-7所示。所示。上一页 下一页 本小节目

19、录图图 光电三极管的外形与电路符号光电三极管的外形与电路符号v光电三极管可以光电三极管可以等效为等效为光电二极管光电二极管和和一般三极管一般三极管的组合元件。如的组合元件。如图图所示。所示。v图中图中ICBO随入射光的变化而变化，约为随入射光的变化而变化，约为几十微安几十微安，而由于三极管的电流放大作用，集电极电流而由于三极管的电流放大作用，集电极电流ICEO可达基极电流的几十倍可达基极电流的几十倍。因此，光电三极管具有。因此，光电三极管具有较高的光电转换的灵敏度。较高的光电转换的灵敏度。上一页 下一页2光电三极管的工作原理光电三极管的工作原理本小节目录图图 光电三极管的等效电路光电三极管的等

20、效电路v靠近管键或色点靠近管键或色点的是的是发射极发射极E，离管键或色点较远，离管键或色点较远的是集电极的是集电极C，较长的管脚较长的管脚是是发射极发射极E，较短的管，较短的管脚是集电极脚是集电极C。如图所示。如图所示。上一页 下一页（1）从外观上检查判别光电三极管的引脚）从外观上检查判别光电三极管的引脚返回图图 光电三极管的引脚识别光电三极管的引脚识别3光电三极管的检测光电三极管的检测v将万用表置于将万用表置于“R1k”挡，用挡，用黑表笔黑表笔接光电二极接光电二极管的管的集电极集电极C，红红表笔接光电三极管的表笔接光电三极管的发射极发射极E。用遮光物遮住光电三极管的光窗口，由于用遮光物遮住光

21、电三极管的光窗口，由于没有光没有光照照，光电三极管中没有电流，其，光电三极管中没有电流，其电阻值应接近无电阻值应接近无穷大穷大；移去遮光物，将光电三极管的光窗口；移去遮光物，将光电三极管的光窗口朝向朝向光源光源，这时万用表的指针应向右偏转至，这时万用表的指针应向右偏转至几几k或或1k左右，指针的偏转大小表征光电三极管的灵左右，指针的偏转大小表征光电三极管的灵敏度敏度。（2）用万用表检测光电三极管的好坏）用万用表检测光电三极管的好坏上一页 下一页返回基本原理基本原理+ce发光器件发光器件LEDLED受光器件受光器件光电二极管光电二极管光电三极管光电三极管实现实现 电电 - - 光光 - - 电电

22、 传输和转换传输和转换上一页 下一页4 光电耦合器光电耦合器 v光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发发光器件光器件(如红外发光二极管如红外发光二极管)与与受光器件受光器件（如光电（如光电二极管、光电三极管）二极管、光电三极管）共同封装在一起共同封装在一起。 光点耦合器的符号与外形光点耦合器的符号与外形返回符号符号 外形外形 符号符号 外形外形1 光电耦合器的种类光电耦合器的种类光耦合器光耦合器外形有两种外形有两种，其中国产的，其中国产的GD14型型等，管等，管脚为脚为双向同轴双向同轴的塑封结构；国产的塑封结构；国产GH301和进口产和进口产品品4N

23、25型等为型等为双列直插式双列直插式结构，并有四脚和六脚结构，并有四脚和六脚两种，如图所示。两种，如图所示。图图 光电耦合器的类型与电路符号光电耦合器的类型与电路符号返回 通用型通用型 通用型通用型 光电场效应管型光电场效应管型（无基极引线）（无基极引线） （有基极引线）（有基极引线） 光集成电路型光集成电路型 光电二极管型光电二极管型 光电晶闸管型光电晶闸管型 3 光电耦合器的检测光电耦合器的检测v 光电耦合器也可用万用表检测，光电耦合器也可用万用表检测，输入部分输入部分和检和检测发光二极管相同测发光二极管相同，输出部分输出部分与受光器件类型有关与受光器件类型有关，对于输出为光电二极管、三极

24、管的，则可按光电二对于输出为光电二极管、三极管的，则可按光电二极管、光电三极管的检测方测量。下面以通用型光极管、光电三极管的检测方测量。下面以通用型光电耦合器为例，介绍光电耦合器的检测方法。电耦合器为例，介绍光电耦合器的检测方法。下一页 本节目录1静态检测静态检测由于光电耦合器的发射管由于光电耦合器的发射管(输入端输入端)和接收管和接收管(输出输出端端)是相互隔离的，因此可以用万用表单独检测这是相互隔离的，因此可以用万用表单独检测这两部分。两部分。v 将万用表置于将万用表置于R1k或或R100挡，测发光二极管的正、反挡，测发光二极管的正、反向电阻值。正常情况下，正向电阻值为几百向电阻值。正常情

25、况下，正向电阻值为几百，反向电阻值，反向电阻值为几为几k至几十至几十k。要注意不能用万用表的要注意不能用万用表的R10k挡挡，由，由于光电耦合器内部的于光电耦合器内部的发光二极管发光二极管的的工作电压一般为工作电压一般为1.52.3V，而万用表的，而万用表的R10k挡内有挡内有9V以上电池，会导致以上电池，会导致发光二极管击穿。发光二极管击穿。上一页 下一页 本小节目录v测量接收管的集电结和发射结电阻无论正测、反测量接收管的集电结和发射结电阻无论正测、反测其阻值都应为无穷大，否则接收管易损坏。测其阻值都应为无穷大，否则接收管易损坏。v给光电耦合器的给光电耦合器的输入端加一电压输入端加一电压，使

26、，使发光二极管发发光二极管发光光，同时检测输出端光电三极管有无产生电流，以，同时检测输出端光电三极管有无产生电流，以此来检测该光电耦合器的好坏。此来检测该光电耦合器的好坏。上一页 下一页2动态检测动态检测本小节目录v检测时可用检测时可用两块万用表两块万用表，将，将一块一块万用表置万用表置R1挡挡，黑表笔接发射二极管的正极，红表笔接发射二极黑表笔接发射二极管的正极，红表笔接发射二极管的负极，管的负极，为发射二极管提供驱动电流为发射二极管提供驱动电流，使二极使二极管发光管发光。将。将另一块另一块万用表置万用表置R100挡挡，黑表笔黑表笔接光电三极管的接光电三极管的集电极集电极，红红表笔接表笔接发射

27、极发射极，当发，当发光二极管发光时，光电晶体管集电极、发射极间光二极管发光时，光电晶体管集电极、发射极间的的阻值阻值，应由无穷大变为大约几十应由无穷大变为大约几十。 v保持这种连接，将与发光二极管连接的万保持这种连接，将与发光二极管连接的万用表置用表置R100挡，降低挡，降低驱动电流驱动电流，发光发光二极管发的光减弱二极管发的光减弱，此时，此时光电三极管产生光电三极管产生的电流就小的电流就小了，表现在万用表指示了，表现在万用表指示电阻值电阻值变大变大了（大约了（大约由几十由几十变为几变为几k）。如果）。如果接收管输出两端之间的阻值变化不大，说接收管输出两端之间的阻值变化不大，说明该光电耦合器已

28、损坏而不能使用。明该光电耦合器已损坏而不能使用。上一页 本小节目录5 LED数码管数码管vLED数码管是把数码管是把二极管制成条状二极管制成条状，再，再按照一定方式连接按照一定方式连接，组成数字组成数字“8”而而构成的。构成的。LED数码管是数字式显示装数码管是数字式显示装置的重要部件。它具有置的重要部件。它具有体积小、功耗体积小、功耗低、寿命长、响应速度快、显示清晰、低、寿命长、响应速度快、显示清晰、易于与集成电路匹配易于与集成电路匹配等优点。适用于等优点。适用于数字化仪表及各种终端设备中作数字化仪表及各种终端设备中作数字数字显示器件显示器件。下一页本章目录1 LED数码管的结构和工作原理数码管的结构和工作原理vLED数码管有数码管有共阴极与共阳极共阴极与共阳极两种结构，内部结构两种结构，内部结构如如图图8-12所示。所示。ag代表代表7个笔段的驱动端，个笔段的驱动端，DP是是小数点。第小数点。第3脚与第脚与第8脚内部连通，为公共端。脚内部连通，为公共端。下一页本节目录v对于对于共阳极共阳极LED数码管，将数码管，将8只发光二极管只发光二极管的阳极连接起来作为公共阳极。其工作特点的阳极连接起来作为公共阳极。其工作特点是当笔段驱动信号为低电平而公共阳极接高是当笔段驱动信号为低电平而公共阳极接高电平时，相应笔段就发光。电