PD15-22B/TR8 红外接收硅 PIN 光敏二极管原理与应用

一、核心工作原理

1. PIN 光敏二极管的结构特性

• P 层：薄且掺杂浓度高的空穴型半导体，负责接收入射光。
• I 层：本征半导体层（高阻区），厚度远大于 P 层和 N 层，是光电转换的核心区域。
• N 层：掺杂浓度高的电子型半导体，负责导出载流子。

2. 光电转换机制（光生伏特效应）

1. 光子吸收：当 700–1100nm 的红外光照射到 P 层表面时，光子能量被 I 层的半导体材料吸收，激发电子 - 空穴对。
2. 载流子分离：PIN 结施加反向偏压时，I 层会形成强电场，将光生电子推向 N 层、光生空穴推向 P 层。
3. 电流输出：载流子在电极上聚集形成光电流，光电流的大小与入射红外光的强度成正比，从而实现 “光信号→电信号” 的转换。

3. PD15-22B/TR8 的关键特性

• 光谱响应峰值：约 940nm，与红外发射管（如亿光 IR26-21C/L110/CT）的发射波长完美匹配。
• 高响应度：在 940nm 波长下响应度可达 0.55A/W 以上，弱光信号下也能输出稳定电流。
• 快速响应速度：上升 / 下降时间短（典型值 ns 级），适合高频红外信号传输。

• 小型封装：采用表面贴装（SMD）封装，体积小，易于集成到便携式设备中。

二、典型应用场景

1. 红外遥控系统

• 应用场景：家电遥控（电视、空调、机顶盒）、智能家居控制、车载遥控。
• 工作模式：与红外发射管配对，接收端的 PD15-22B/TR8 捕捉发射管发出的调制红外信号（通常 38kHz 载波），将光信号转为电信号后，经后续放大、解调电路还原控制指令。

2. 红外光电检测

• 应用场景：物体位置检测、红外计数器、红外接近开关。
• 工作模式：红外发射管持续发射红外光，当物体遮挡光路时，PD15-22B/TR8 接收的光强骤降，光电流变化触发检测电路输出开关信号。

3. 短距离红外通信

• 应用场景：红外数据传输（如早期手机红外传输）、红外串口通信、工业设备近距离数据交互。
• 工作模式：通过调制红外光的通断实现二进制数据传输，PD15-22B/TR8 负责接收调制光信号并转换为电信号，适用于传输速率较低的短距离通信场景。

4. 医疗与工业传感

• 应用场景：红外脉搏传感器、血氧检测仪、工业红外测温探头（辅助检测）。
• 工作模式：利用人体组织或工业材料对红外光的吸收 / 反射特性，PD15-22B/TR8 检测反射光强变化，间接测量生理参数或物体特性。

三、电路设计要点

1. 反向偏压配置：需为二极管施加 5–15V 反向电压，可串联限流电阻稳定工作电流。
2. 信号放大电路：光电流通常为 μA 级，需搭配运算放大器组成跨阻放大电路（TIA），将电流信号转换为电压信号。
3. 滤波与解调：针对 38kHz 红外遥控信号，需设计带通滤波电路，滤除杂散光干扰，再通过解调芯片还原原始指令。
4. 抗干扰设计：远离强光直射环境，必要时加装红外滤光片，进一步提升抗可见光干扰能力。