电子产品工艺 第4版 课件 1.5.2 光电器件

1.5电子产品中常用的元器件（电声器件、光电器件）1教学目标1.掌握电声元件、光电器件的结构及工作原理2.掌握电声元件、光电器件的主要技术参数3.根据用途进行选用，建立产品的成本、质量意识2本次课主要内容3光电器件1.光电二极管工作原理主要参数2.光电晶体管3.发光二极管4.七段字符显示器5.光电耦合器PART1光电二极管41.光电二极管的工作原理5光电二极管（Photodiode）也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。它反向接在电路中，当有光照射时，把光信号转换成电信号。暗电流：光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；光电流：有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号。电路符号

反向电流与入射光线的照度之间的关系曲线3.光电二极管伏安特性曲线6不同照度下反向电压与反向电流之间的关系曲线73.光电二极管伏安特性曲线

光电灵敏度E：它表示照度增加时，反向电流增大了多少（单位：nA/lx）。其他重要的特征参数：最大光电灵敏度波长λES

截止频率fg

耗尽层电容CS

4.特征参数和极限参数85.请分析电路工作过程9PART2光电晶体管4112.光电三极管的伏安特性12集电级亮电流ICh；集电级暗电流ICd；最大光电灵敏度的波长λES；光电灵敏度E。常用光电晶体管的典型特征参数如下：E≈0.15μA/lx；λES≈0.85μm；ICh≈0.8mA；ICd≈0.2μA。3.特征参数和极限参数13PART3发光二极管4发光二极管（LED）151.发光原理是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，P半导体中的空穴和N半导体中的电子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。16P-AlxGa1-xAsN-AlyGa1-yAsP-GaAs光输出铝砷化镓(AlGaAs)磷砷化镓(GaAsP)磷化铝铟镓(AlGaInP)磷化镓(GaP)铝磷化镓(AlGaP)氮化镓(GaN)铟氮化镓(InGaN)红色及红外线红色，橘红色橘红色，橙色红色，黄色，绿色

绿色绿色，翠绿色，蓝色近紫外线，蓝绿色，蓝色不同发光材料所发出的光的颜色

发光二极管的发光材料不用硅，而使用磷化镓（GaP）、磷砷化镓（GaAsP）、砷铝镓（GaAIAs）、GaN、InN、AlN及其混合晶体材料。2.发光二极管的材料主要特征参数：发光面积A发光强度IV

极限参数：最大允许正向直流电流IFmax最大允许反向电压VRmax最大允许功耗PTOT允许的环境温度范围UT

3.特征参数和极限参数18发光二极管的典型极限参数如下：IFmax≈50mA；VRmax≈3V；PTOT≈120mW；UT≈-40~+100℃。4.LED的优点节能省电在保证亮度的同时，相比传统白炽灯节能90%以上超低发热超长寿命健康环保低压电源不易损坏正常情况下使用，寿命可长达5万小时。相当于节能灯的5到10倍固体冷光源，热量散发少不含汞，无辐射，废弃物可回收，不会污染环境使用安全，单体工作电压在1.5V~5V之间，工作电流在20mA左右环氧树脂封装，坚固耐用七段字符显示器20共阴极连接

共阳极连接

1.结构和工作原理212.多位七段字符显示器22PART4光电耦合器4241.结构和工作原理光电耦合器由光发送器和一个光接收器组成。常用的是以砷化镓发光二极管为发光部分和以硅光敏器件为受光部分构成。光电耦合器的主要特点是：1.输入端与输出端之间没有电的直接联系，实现了输入电路与输出电路之间的电气隔离；1.结构和工作原理252.信号单向传递，输出信号对输入信号无影响；3.抗干扰能力强。信号输入端（光发送器）：反向电压VR≈3V

正向电流IF≈60mA信号输出端（光接收器）：集电极-发射极反向电压VCEO≈70V；发射极-基极反向电压VEBO≈7V；集电极电流ICmax≈100mA。263.