常用光電器件的特性與選用技巧

韓博文 鞏志遠(yuǎn)

摘要：光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展后，開(kāi)始凸顯了光電器件所占的重要地位。光電器件一般涉及的類(lèi)型較多，但各自具備的功能有差異性。在具體應(yīng)用階段如何有效的掌握不同光電器件的特點(diǎn)與采取正確的光電器件是至關(guān)重要的。評(píng)估光電系統(tǒng)的性能指標(biāo)期間，系統(tǒng)中應(yīng)用的光電器件的性能參數(shù)指標(biāo)是影響因子。本文重點(diǎn)對(duì)日常中的光電器件特點(diǎn)展開(kāi)介紹，然后分析光電器件使用期間需要注意的部分及技巧，同時(shí)闡述了選用光電器件的原則。

關(guān)鍵詞：光電器件；特性；選用技巧

1常用光電器件的特性參數(shù)比較

光譜響應(yīng)特點(diǎn)、時(shí)間響應(yīng)特點(diǎn)、靈敏度特點(diǎn)、光電響應(yīng)特點(diǎn)及偏置特點(diǎn)均是組成光電器件中的關(guān)鍵特征參數(shù)。在我們實(shí)際使用過(guò)程中，并非針對(duì)全部的特點(diǎn)具有高標(biāo)準(zhǔn)要求，一般是對(duì)光電器件的一些特點(diǎn)有另外的要求，剩余的特點(diǎn)并無(wú)過(guò)多的要求。譬如：在火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警焊接所用的光電器件，在器件方面十分重視光譜相應(yīng)及靈敏度特征，同時(shí)需要針對(duì)起火點(diǎn)的廣譜輻射信號(hào)響應(yīng)敏感，然針對(duì)時(shí)間方面的相應(yīng)無(wú)這么高水準(zhǔn)的要求。若采取光電器件針對(duì)物體的速率評(píng)估，那需要依賴(lài)器件高水平性質(zhì)的響應(yīng)特點(diǎn)。

（1）光電轉(zhuǎn)換的線(xiàn)性光電二極管的線(xiàn)形最好，然后排名是零伏或反向偏置狀態(tài)中的光電池、光電三極管、復(fù)合光電三極管等，而性能最低的是光敏電阻。

（2）動(dòng)態(tài)范圍一般是由線(xiàn)型與非線(xiàn)型構(gòu)成。從線(xiàn)型動(dòng)態(tài)領(lǐng)域中性能最佳的是光電二級(jí)管動(dòng)態(tài)，光敏電阻性能最弱，其次是光電池、光電三極管以及符合光電三極管良好。而其中的范圍領(lǐng)域涉及較大的是非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)。

（3）在靈敏度方面，光敏度電阻功能性最強(qiáng)，然后分別為雪崩管、復(fù)合光電三極管與光電三極管，靈敏度性能方面最差的是光電二極管。

（4）相應(yīng)時(shí)間分析。在整體性能中PIN與雪崩光電二極管時(shí)間十分，快，然后是光電池、光電三極管、復(fù)合光電三極管，光敏電阻在時(shí)間方面的敏感性較弱，同時(shí)還存在慣性高，且伴較強(qiáng)的前例效應(yīng)。

（5）光譜響應(yīng)方面常常密切與光電器件所用的材料呈現(xiàn)正相關(guān)性，但仍然需要根據(jù)不同情況來(lái)判定。通常而言光敏感電阻中在光譜響應(yīng)方面，可涉及領(lǐng)域較寬的是光譜響應(yīng)，然后是紅外波段光敏感電阻的廣譜響應(yīng)十分顯著。

（6）暗電流與噪聲光電二極管中，其具備的電流細(xì)微，而暗電流十分突出的是光敏電阻、光電三極管、復(fù)合光電三極管以及光電池。特別是倍率顯著的多層級(jí)符合光電三極管，還有大范圍的光電池電流，均呈現(xiàn)高電流效應(yīng)。

2常用光電器件的選用技巧

在優(yōu)化轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)中，保證無(wú)損耗的情況下轉(zhuǎn)變光電信息成為光電信號(hào)，一方面需要依賴(lài)恰當(dāng)?shù)墓怆娖骷?，另一方面還應(yīng)綜合斟酌光電系統(tǒng)與電了處理系統(tǒng)，確保各個(gè)階段的單元器件吻合，同時(shí)是可工作的理想狀態(tài)。

選擇使用的光電器件應(yīng)遵循的基礎(chǔ)性原則總結(jié)如下：

（1）光電器件在光普特性中通常應(yīng)當(dāng)和輻射信號(hào)源于光電系統(tǒng)良好契合。譬如：用紫外波段來(lái)對(duì)波長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量的情況下，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用特殊的紫外光電器件或光電倍增管；針對(duì)具有可見(jiàn)性特征的光，可采用光敏電阻與硅光生伏特器件；針對(duì)紅外波段的信號(hào)，應(yīng)采用光敏電阻，或紅外響應(yīng)光生伏特器件。

（2）光電器件的運(yùn)作原理是光電轉(zhuǎn)換特征或動(dòng)態(tài)領(lǐng)域一定要與光信號(hào)的入射輻射能量保持一致。這方面應(yīng)當(dāng)重視器件的感應(yīng)光面需要與入射光一致。所以，光源所照射的位置，應(yīng)當(dāng)在器件中，若其中出現(xiàn)了位置的偏差，會(huì)導(dǎo)致電路測(cè)量期間光電敏感有明顯不同。譬如太陽(yáng)能電池，它具有面積范圍較廣的感光面，通常適用于探入測(cè)量較為雜且不集聚的光，或尚未滿(mǎn)足焦距現(xiàn)狀的光束。光電二、三極管的感光面較小，通常見(jiàn)于結(jié)周?chē)淮蟮拿娣e領(lǐng)域中，所以在入射窗的選用方面是應(yīng)用透鏡，同時(shí)在感光面的靈敏點(diǎn)位置中將射入的光集中起來(lái)。光電池中現(xiàn)有的感光面積較小，輸出的光電流和感光面積較小的其它器件的器比較，在照射光出現(xiàn)波動(dòng)的環(huán)境中影響不大，通常在射通量階段中，光電器件光電特征的線(xiàn)性領(lǐng)域中，確保已達(dá)到最佳線(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)光信號(hào)薄弱的情況下，需要確保器件具備最佳的靈敏度，同時(shí)保障信噪比與可滿(mǎn)足大量的信號(hào)輸出需求。

（3）光電器件在時(shí)間的響應(yīng)特征方面，應(yīng)當(dāng)和光信號(hào)的調(diào)節(jié)模式、信號(hào)頻率還有波形達(dá)到相同，進(jìn)一步保障信號(hào)變化后，尚未出現(xiàn)頻率的失真所以對(duì)輸出波形失真無(wú)明顯影響。但變換電路的頻率特征與此一致。

（4）光電器件與變換電路一定要和之后所使用的電路輸入阻抗保持最佳的配合性，進(jìn)一步確保變換系數(shù)、線(xiàn)性領(lǐng)域、信噪比和高速率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)擴(kuò)容顯著。

（5）確保器件在長(zhǎng)時(shí)間保持工作的階段控制可靠性，同時(shí)應(yīng)關(guān)注采用器件階段的參數(shù)以及應(yīng)用的環(huán)境變化情況。通常在長(zhǎng)期保持持續(xù)工作的基礎(chǔ)中，提出器件的參數(shù)需優(yōu)于目前環(huán)境目標(biāo)，同時(shí)確保會(huì)余空間充足，保障在較差的環(huán)境中可完成常規(guī)的工作。不僅如此還應(yīng)當(dāng)思考光電器件工作的小環(huán)境現(xiàn)狀，如制冷控溫等，進(jìn)一步保障可長(zhǎng)時(shí)間的工作。

3結(jié)論

綜上所述，確保器件工作具有良好的環(huán)境及條件基礎(chǔ)中，這樣才能維持器件穩(wěn)定工作，是實(shí)現(xiàn)光電器件發(fā)揮良好作用的前提。

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