紅外線二極體

紅外線二極體

紅外線二極體,由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵 GaAs)製成 PN結,外加正向偏壓向 PN結注入電流激發紅外光的二極體。它是窄帶分布,為普通 CCD 黑白攝像機可感受的範圍。

介紹

紅外線二極體由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵 GaAs)製成 PN結,外加正向偏壓向 PN結注入電流激發紅外光的二極體。它是窄帶分布,為普通 CCD 黑白攝像機可感受的範圍。其最大的優點是可以完全無紅暴

原理

紅外二極體大多都是採用無色透明樹脂封裝或黑色、淡藍色樹脂封裝三種形式,無色透明樹脂封裝的管子,可以透過樹脂材料觀察,若管芯下有一個淺盤,即是紅外二極體,光電二極體和光電三極體無此淺盤;若是深色樹脂封裝的,可藉助於萬用表R×1k檔進行區別,紅外發光二極體的反向電阻通常為數百千歐至無窮大,其正向電阻有15~40kΩ之間(視不同型號和新舊程度而異);而光電二極體的正向電阻僅為10kΩ左右,光電三極體的正反向電阻均為無窮大(一律為遮光條件下所測值)。

特性

紅外線二極體電流-電壓特性 紅外線二極體電流-電壓特性

紅外線二極體陽極(P極)電壓加正,陰極(N極)電壓加負,此時二極體所加之電壓為正向電壓,同時亦產生 正向電流,提供了紅外線發光二極體發射出光束的能量,其發光的條件與一般的發 光二極體(LED)一樣,只是紅外線為不可見光。一般而言砷化鎵的紅外線發光二極 體約須1V,而鎵質的紅色發光二極體切入電壓約須1.8V;綠色發光二極體切入電壓 約須2.0V左右。當加入之電壓超過切入電壓之後,電流便急速上升,而周圍溫度對 二極體的切入電壓影響亦很大,當溫度較高時,將使其切入電壓數值降低,反之, 切入電壓升高。 紅外線發光二極體工作在反向電壓時,只有微小的漏電流,但反向電壓超過崩 4潰電壓時,便立即產生大量的電流,將使元件燒毀,一般紅外線二極體反向耐壓之 值約為3~6V,在使用時儘量避免有此一情形發生。

方向特性

紅外線二極體的方向特性 紅外線二極體的方向特性

紅外線二極體的發射強度因發射方向而異。發射強度是以最大值為基準,方向角度即為發射強度的相對值。當方向角度為零度時,其放射強度定義為 100%,當方向角度越大時,其放射強度相對的減少,發射強度如由光軸取其方向角度一半時,其值即為峰值的一半,此角度稱為方向半值角,此角度越小即代表元件之指向性越靈敏。一般使用紅外線發光二極體均附有透鏡,使其指向性更靈敏。

發射束特性

一般可見光的發光二極體其輸出光的強度是以光度表示之,而不可見光如紅外線發光二極體其輸出光的能量大小,是以發射束 Fe 表示,其單位為瓦特。發射束的意義是單位時間內,所能發射、搬移光的能量的多寡。紅外線發光二極體的發射束大體上也是隨電流比例而定,如下圖所示,為發射束和正向電流的特性曲線。同時,發射束亦受周圍溫度影響,溫度下降時,發射束反而增強;溫度上升時,則下降(正向電流一般都有一固定值),然而因熱損失之故,元件上的溫度便形增加,如此發光效率就會受到影響而降低。

發光頻譜

紅外線二極體的發光頻譜 紅外線二極體的發光頻譜

發光二極體所發射的光波長,常因其所用的材料而異。砷化鎵的紅外線發光二極體,其峰值發光波長為 940~950 nm,其中虛線部分,是 Si 質光電晶體的相對分光感度,光電晶體的感光範圍很大,其範圍由 500nm到 1100nm,而其感光峰值約在 800nm左右,所以光電晶體除了平常用來做可見光線偵測外,也常用來做紅外線接收器。但使用光電晶體當紅外線接收器時,須注意其它光線的干擾,為排除干擾可以在接收器的放大部份加入一帶通濾波器,以讓紅外線發光二極體發射出來光線的頻率通過,如此可以減少很多不必要的干擾。

判斷方法

1.用三用表測量識別可用500型或其他型號指針式三用表的Rxlk電阻擋,測量紅外線二極體的極間電阻,以判別紅外線二極體。

判據一:在紅外二極體的端部不受光線照射的條件下調換表筆測量,發射管的正向電阻小,反向電阻大,且黑表筆接正極(長引腳)時, 電阻小的(1k—20k)是發射管。正反向電阻都很大的是接收管。

判據二:黑表筆接負極(短引腳)時電阻大的是發射管,電阻小並且三用表指針隨著光線強弱變化時,指針擺動的是接收管。註:(1)黑表筆接正極,紅表筆接負極時測量正向電阻。 ( 2)電阻大是指三用表指針基本不動。

包裝與外形

紅外線二極體的外形 紅外線二極體的外形

紅外線發光二極體的包裝種類分為三種,透鏡消除型、陶瓷型及樹脂分子型。若在使用環境上,用途上要求嚴格的話,應使用陶瓷型的最佳。紅外線發光二極體的外型。

參數

主要參數

λpeak 峰值波長

主要波長有:850nm、870nm、880nm、940nm、980nm;

就輻射功率而言:850nm>880nm>940nm

套用

主要套用於彩電、錄像機、影碟機、音響裝置、空調器控制板,遊戲機、投幣機、遙控器、紅外線攝像頭、電子儀表,電錶,水錶,各種安防設備,各類紅外遙控的產品系統中。

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