PD15-22C/TR8 红外接收光敏二极管 原理与应用

一、核心工作原理

1. 结构组成管芯由三层半导体构成：P 型半导体（正极）、本征半导体（I 层，高阻态）、N 型半导体（负极）。I 层的存在增大了耗尽层宽度，提升了红外光的吸收面积和载流子分离效率。
2. 光电转换过程
   • 当 700~1100nm 红外光照射到管芯时，I 层的价带电子吸收光子能量，跃迁至导带，产生电子 - 空穴对。
   • 在反向偏压（通常工作在反向截止状态）的电场作用下，电子向 N 区移动，空穴向 P 区移动，形成反向光电流。
   • 光电流的大小与入射红外光的强度成正比，通过检测光电流即可将红外光信号转化为电信号。
3. 关键特性
   • 光谱响应峰值：940nm（与红外发射管的发射波长匹配）。
   • 高灵敏度：弱红外光下也能产生可检测的光电流。

   • 快速响应：响应时间短，适合高频红外信号传输。

二、典型应用场景

1. 红外遥控系统
   • 家电遥控接收端：如电视、空调、机顶盒的遥控器信号检测，与 940nm 红外发射管搭配使用，实现指令传输。
   • 工业遥控：工控设备、智能家居的红外控制模块。
2. 光电检测与传感
   • 红外对射传感器：如安防报警系统的红外栅栏、自动门的感应探头，PD15-22C/TR8 作为接收端，检测发射端的红外光是否被遮挡。
   • 物体计数 / 定位：流水线产品计数、机械运动定位的红外检测装置。
3. 红外数据传输
   • 短距离低速数据通信：如红外鼠标、红外数据传输模块（IrDA 协议兼容场景）。
4. 医疗与仪器设备
   • 脉搏血氧仪：检测红外光在血液中的透射 / 反射强度，计算血氧饱和度。
   • 红外测温仪：辅助检测红外辐射信号，配合信号处理电路实现温度测量。

三、应用电路设计要点

1. 工作电路类型
   • 光电导模式（反向偏压）：这是 PD15-22C/TR8 的常用模式，在二极管两端施加反向电压（3~10V），可提升响应速度和线性度，输出光电流随入射光强度线性变化。
   • 光伏模式（零偏压）：无需外加电压，利用光生伏特效应产生电压信号，适合低功耗、弱光检测场景，但响应速度较慢。
2. 信号处理电路
   • 光电流通常为微安级，需通过运算放大器组成的电流 - 电压转换电路，将光电流转化为可采集的电压信号。
   • 为滤除可见光干扰，需在二极管前端加装 940nm 窄带滤光片，提升抗干扰能力。
3. 匹配元件
   • 发射端：搭配亿光 IR26-21C/L110/CT（940nm 红外发射管），实现最佳信号传输效率。
   • 外围元件：电阻（限流）、电容（滤波）、运放（信号放大）。

四、选型与使用注意事项

1. 选型匹配
   • 确认发射端红外波长：必须与 PD15-22C/TR8 的峰值响应波长（940nm）匹配，否则灵敏度会大幅下降。
   • 考虑封装尺寸：PD15-22C/TR8 为小型贴片封装（SMD），适合高密度 PCB 设计。
2. 抗干扰措施
   • 远离强光环境：避免阳光、白炽灯等强光直射，防止光电流饱和。
   • 电磁屏蔽：电路布局时远离高频干扰源（如开关电源、电机），必要时加屏蔽罩。
3. 温度特性

   • 温度升高时，暗电流（无光照时的反向电流）会增大，需在电路中设计温度补偿或校准机制。