这些是发光二极管。 “ Opto”一词的意思是光。导电类型取决于光强度，而其他类型的导电则发出一些光。每种类型都有自己的应用程序。让我们讨论其中的突出类型。

一些二极管根据落在它们上面的光的强度进行传导。此类别的二极管主要有两种。它们是光电二极管和太阳能电池。

光电二极管

顾名思义，光电二极管是在光下工作的PN结。光的强度会影响该二极管的导电水平。光电二极管具有P型材料和N型材料，其间具有本征材料或耗尽区。

该二极管通常在反向偏置条件下工作。当光聚焦在耗尽区上时，形成电子-空穴对并发生电子流动。电子的这种传导取决于聚焦的光的强度。下图显示了一个实用的光电二极管。

下图显示了光电二极管的符号。

当二极管以反向偏置连接时，由于热产生的电子空穴对，流过小的反向饱和电流。当反向偏置电流由于少数载流子而流动时，输出电压取决于该反向电流。随着聚焦在结上的光强度增加，由于少数载流子引起的电流增加。下图显示了光电二极管的基本偏置结构。

光电二极管封装在玻璃封装中，以允许光入射到其上。为了将光精确地聚焦在二极管的耗尽区上，将透镜放置在结的上方，正如图所示。

即使没有光，也有少量电流流动，这称为暗电流。通过改变照度，可以改变反向电流。

光电二极管的优点

光电二极管具有许多优势，例如-

• 低噪声
• 高增益
• 高速运转
• 高感光度
• 低成本
• 小尺寸
• 寿命长

光电二极管的应用

光电二极管有很多应用，例如-

• 字符检测
• 可以检测到对象(可见或不可见)。
• 用于要求高稳定性和高速度的电路中。
• 用于解调
• 用于开关电路
• 用于编码器
• 用于光通讯设备

这种类型的另一二极管是太阳能电池。尽管它是二极管，但仍被称为电池。让我们进入细节。

太阳能电池

与光有关的二极管包括太阳能电池，它是普通的PN结二极管，但由于光子涌入而传导，这些光子被转换成电子流。这类似于光电二极管，但其另一个目的是将最大入射光转换为能量并进行存储。

下图表示太阳能电池的符号。

太阳能电池虽然是二极管，但其名称和符号表示能量存储。提取更多能量并将其存储的特征集中在太阳能电池中。

太阳能电池的构造

使在缺失区域具有本征材料的PN结二极管封装在玻璃中。用顶部的薄玻璃使光入射到最大可能的面积上，从而以最小的阻力收集最大的光。

下图显示了太阳能电池的结构。

当光入射到太阳能电池上时，光中的光子与价电子碰撞。电子被激发以离开母原子。因此，产生电子流，并且该电流与聚焦到太阳能电池上的光强度成正比。这种现象称为光伏效应。

下图显示了太阳能电池的外观以及如何将多个太阳能电池一起制成一个太阳能电池板。

光电二极管和太阳能电池的区别

光电二极管工作更快，并且专注于开关，而不是在输出端提供更多功率。因此，它的电容值低。根据光电二极管的应用，光能的入射面积也较小。

太阳能电池专注于传递高输出能量并存储能量。这具有高电容值。该操作比光电二极管要慢一些。根据太阳能电池的目的，光的入射面积大于光电二极管。

太阳能电池的应用

太阳能电池有很多应用，例如-

科学和技术

• 用于卫星太阳能电池板
• 用于遥测
• 用于远程照明系统等

商业用途

• 用于太阳能电池板中以存储电能
• 用于便携式电源等
• 用于家庭用途，例如使用太阳能做饭和取暖

电子

• 手表
• 计算器
• 电子玩具等

一些二极管根据施加的电压发光。此类别的二极管主要有两种。它们是LED和激光二极管。

LED(发光二极管)

这是我们日常生活中使用最广泛的二极管。这也是普通的PN结二极管，除了在其结构中使用砷化镓，磷化砷化镓等材料代替硅和锗。

下图显示了发光二极管的符号。

像普通的PN结二极管一样，它以正向偏置条件连接，因此二极管导通。当导带中的自由电子与价带中的空穴结合时，在LED中进行导通。这种重组过程会发光。该过程称为电致发光。发出的光的颜色取决于能带之间的间隙。

所使用的材料也会影响颜色，例如砷化镓磷化物发出红色或黄色，磷化镓发出红色或绿色，而硝酸镓发出蓝色的光。而砷化镓则发出红外光。不可见红外光的LED主要用于遥控器。

下图显示了不同颜色的实用LED的外观。

上图中的LED具有平坦的侧面和弯曲的侧面，使平坦侧面上的引线比另一根短，这表明较短的一根是阴极或负极端子，另一根是阳极或正极端子。

LED的基本结构如下图所示。

如上图所示，当电子跳入空穴时，能量以光的形式自发耗散。 LED是电流相关设备。输出的光强度取决于通过二极管的电流。

LED的优点

LED有很多优点，例如-

• 高效率
• 高速
• 高可靠性
• 低散热
• 寿命更长
• 低成本
• 易于控制和可编程
• 高亮度和高强度
• 低电压和电流要求
• 所需的接线更少
• 维护成本低
• 无紫外线辐射
• 即时照明效果

LED的应用

LED有很多应用，例如-

在显示器中

• 特别用于七段显示
• 数字钟
• 微波炉
• 交通信号
• 铁路和公共场所的展示板
• 玩具

在电子电器中

• 立体声调谐器
• 计算器
• 直流电源
• 放大器中的开/关指示灯
• 电源指示灯

商业用途

• 红外可读机
• 条形码阅读器
• 固态视频显示器

光通讯

• 在光交换应用中
• 对于没有手动帮助的光耦合
• 通过FOC进行信息传递
• 影像感测电路
• 防盗警报
• 铁路信号技术
• 门和其他安全控制系统

正如LED具有许多优点和应用一样，还有另一个重要的二极管称为激光二极管，它也具有许多先进的功能和未来的范围。让我们讨论一下激光二极管。

激光二极管

激光二极管是另一种流行的二极管。这是一个发光二极管，发光但过程受激。名称LASER意味着大号飞行由S A mplification timulated [R adiation电子使命。

受激发射

这是一个PN结二极管，当光线入射到其上时，其作用开始。利用光线，当光子入射到原子上时，原子被激发并达到一个较高的能级，可以称为较高能级。

原子从较高能级转换到较低能级时，会释放两个光子，它们的特性与入射光子相似，并且与光子同相。此过程称为受激发射。原子通常可以在此激发态中停留10 ^-8秒的时间。

因此，以上过程为激光二极管设定了原理。

激光二极管原理

每当光子入射到原子上时，该原子就会从低能态激发到高能态，并在此过程中释放出两个光子。实际上，原子通常可以在此激发态停留10 ^-8秒的时间。因此，为了实现放大，在该激发过程中，使原子处于另一种称为“亚稳态”的状态，该状态低于较高能级且高于较低能级。

原子可以在此Meta稳定状态下停留10 ^-3秒。当原子由此降到较低状态时，两个光子被释放。如果在光子撞击原子之前，处于激发态的原子数量更多，那么我们就有激光效应。

在此过程中，我们需要了解两个术语。与低能态或基态相比，处于亚稳态的原子数多称为粒子数反转。然后，使原子从较低能态发送到较高能态以实现粒子数反转的能量称为泵激。这是光泵浦。

好处

激光二极管有很多优点，例如-

• 激光二极管使用的功率要少得多
• 更高的开/关切换速度
• 更紧凑
• 更便宜
• 它们比激光发生器便宜
• 减少电击的机会

缺点

激光二极管的缺点很少，例如-

• 更多的发散光线，因此质量不是很好
• 与LED相比，它们的使用寿命更短。
• 电源不稳定时容易损坏

应用领域

激光二极管有很多应用，例如-

• 用作泵浦激光和种子激光

• 用于光学数据存储设备

• 用于激光打印机和激光传真机

• 用于激光笔

• 用于条形码阅读器

• 它们用于DVD和CD驱动器

• 用于HD DVD和BLU RAY技术

• 具有许多工业用途，例如热处理，熔覆，缝焊等。

• 在通信技术中有许多用途，例如数据链接和传输。

在经历了所有这些之后，让我们尝试理解一些术语。

零件

• 组件是电子设备的各个基本元素。
• 它们在构造方面具有不同的特性。
• 每个组件都有不同的应用程序。

Ex-电阻，电容，二极管等

电路图

• 电路是由不同组件组成的网络
• 电路中的组件总共可以达到预期目的。
• 如果电路必须处于活动状态，则应包含电源。

Ex-削波器和钳位器电路，放大器电路，继电器电路等

设备

• 设备是由不同电路组成的设备。

• 设备中的所有电路均有助于其函数作用。

• 设备可用于测量信号，生成信号，控制结果或保护电路等。

例如-CRO，函数发生器等

固态设备

以前，我们曾经有过真空管，它们根据热电子原理工作，内部充满真空。它们的大小大于今天的组件。这些真空管被半导体器件所取代，半导体器件也称为固态器件。

有源设备

可以控制电流的设备(或精确的组件)可以称为有源设备。

• 它们需要一些输入电源才能导通。
• 这些组件的工作定义了电路的行为。

Ex-真空管，二极管，晶体管，SCR

无源设备

无法控制电流的设备(或精确的组件)可以称为无源设备。

• 他们不需要输入电源即可工作。
• 这些组件的工作会稍微改变电路的行为。

Ex-电阻，电容，电感等

兴奋剂

通过使正电子更多或使负电子更多地添加电子或产生空穴以改变半导体材料的特性的过程可以被理解为掺杂。

二极管的应用包括从削波器和钳位电路开始的许多电路，这将在“电子电路”教程中进行讨论。