红外接收二极管是什么 红外接收二极管工作原理

红外接收二极管又称红外光电二极管，是一种专门用于接收红外线信号的电子元件，它可以将红外线信号转换成电信号，从而被微处理器等设备识别和操作。在现代化的智能家居、人机交互设备以及遥控电子产品等场合中，红外接收二极管被广泛应用。本文给大家介绍红外接收二极管的构造和原理、优势、局限性、应用等相关内容。

一、红外线信号的特点

红外线是一种光波，是人类肉眼看不见的波长较长的电磁波，大约在0.75～1000微米之间。红外线光线的特点是在光纤中传输时不会发生能量的损失和信息的干扰。同时，红外线信号不会受到可见光的影响，因此可以在光照充足的环境下进行无干扰的数据传输。

二、红外接收二极管的构造和工作原理

红外接收二极管的主要构件是PN结，即在两种半导体材料之间形成的结。在PN结的一侧，它受到外部电压的控制，被称为负极(N);另一侧没有外部电压控制，被称为正极(P)。当有一定的电压施加在PN结上时，会产生电荷密度差，形成电势差，同时会在PN结内产生一个击穿电压，击穿电压之上的电压会使PN结产生大量的载流子，导致二极管工作的状态改变。

当红外线信号照射在PN结的P区上时，引起P区内的本征光电发射，此时为正向偏压的状态。由于P区的本征光释放了一部分电子，使得二极管的电压降低，导致二极管异常导通，产生一个红外线信号转换后的电信号。如果在PN结上施加逆向偏压，即电压大于击穿电压，则在PN结内不会产生载流子，因而无法产生红外信号输出。

三、红外接收器的应用

红外接收器是一种能够接收红外线信号并将信号转换成电信号输出的电子元件。在日常生活中，红外接收器广泛应用于各种电子设备中，例如遥控器、智能家居、安防系统等。下面将介绍红外接收器的应用。

1.遥控器

遥控器是红外接收器最为常见的应用之一，几乎所有家用电器的遥控器都是由红外接收器实现的。遥控器通过向红外接收器发送不同的红外信号，控制电器的开关、音量、频道等功能。红外接收器可将接收到的红外信号解码并传递给主控芯片，由主控芯片执行相应的指令，从而实现对电器的控制。

2.智能家居

在智能家居系统中，红外接收器起到了非常重要的作用。智能家居系统中所使用的控制器通常包含一个或多个红外接收器，用于接收来自遥控器、手机、平板电脑等设备发出的命令。通过智能家居控制器的编程，用户可以实现对家居设备的集中控制，例如通过遥控器或手机关闭家里的灯光、空调等设备。

3.安防系统

红外接收器在安防系统中也有重要的应用。安防传感器接收到红外信号后，会判断该信号是否为合法信号，如果是，则触发警报或者录像等操作。另外，在安防监控系统中，摄像头也可以配备红外接收器，用于接收来自遥控器等设备发出的指令，实现对摄像头的控制。

综上所述，红外接收器在遥控器、智能家居、安防系统等领域都有非常广泛的应用。通过红外接收器，不仅可以方便地控制各种家用电器和智能家居设备，还可以实现对安防系统的集中控制和监控。

4. 暴露检测

红外接收二极管也被用于检测人体的暴露情况，如工作环境中的化学物质、紫外线等有害因素。对于有害物质的检测，可以用红外接收二极管接收有害物质散发出的红外信号，然后经过微处理器进行处理和判定检查结果。

5. 无线通信

无线通信系统中的收发设备也会采用红外接收器，并通过它收集红外信号，以便在不同的设备之间实现无线通讯。

四、红外接收二极管的优势和局限性

红外接收二极管(Infrared Receiver Diode)是一种用于接收并解码红外信号的电子元件。它主要由半导体材料以及端子组成，是一种非常常见且具有广泛应用的电子元件。在这篇文章中，我们将讨论红外接收二极管的优势和局限性。

红外线接收二极管具有体积小、重量轻、使用方便等优点，同时可以进行远距离、高速度的数据传输。红外信号不会受到可见光的影响，具有很高的数据安全性。但是，红外线在长距离传输时会受到环境因素的干扰，比如一些物体的遮挡等都会影响红外信号的传输。此外，红外线通信方向要求严格，传输必须保证两端的对准，否则数据传输将无法进行。

【优势】

1. 速度快：红外接收二极管具有非常快的响应速度。由于红外信号传输速度很快，因此，在高速数据传输和通信中，红外接收二极管是一个非常好的选择。

2. 成本低：由于红外接收二极管的制造成本比较低，因此可以广泛应用于各种消费电子产品中，例如，遥控器、自动门、安全系统、空调遥控等。

3. 能耗低：红外接收二极管的运行电压非常低，通常只需要在几毫安以上，因此其能耗也非常低。这使得它非常适合在电池驱动的设备中使用，例如，遥控器和安保系统等。

4. 安全：由于红外光对人体和动物没有任何危害，因此，红外接收二极管是一种非常安全的电子元件，可以广泛应用于各种场合。

5. 方便：由于红外信号可以穿过许多材料，因此红外接收二极管可以在不暴露于外部的情况下进行安装。例如，可以将红外接收二极管内置在手机或电视机的外壳中。

【局限性】

1. 短距离：红外信号的有效距离通常不超过10米。在这个距离以外，信号的能量会逐渐减弱，导致信号质量下降。这限制了红外接收二极管在通信和控制系统中的应用范围。

2. 受干扰：红外光对外界环境和干扰物非常敏感。在阳光充足的情况下，日光可能会干扰红外信号的传输。此外，在密集的电子设备和通信网络周围使用红外接收二极管也可能会导致信号干扰。

3. 角度限制：由于红外光沿直线传播，因此红外接收二极管只能接收朝向其方向的红外信号。这意味着，使用红外接收二极管进行精确信息传输时需要保证发送方与接收方之间的定向对齐。

4. 线性响应受限：红外接收二极管的线性响应受到限制。当输入的光功率增加时，其响应呈饱和状况。因此，在高功率输入信号的情况下，红外接收二极管的响应可能表现出不可预测的行为。

5. 偏导性：由于红外接收二极管具有非线性的偏导特性，因此用于测量或控制系统中时需要进行精确的校准和补偿。

总结而言，红外接收二极管是一种在许多场合非常有用的电子元件。其具有速度快、成本低、能耗低、安全、方便的优点，同时还存在局限性，如短距离、受干扰、角度限制、线性响应受限、偏导性等问题。工程师在使用红外接收二极管时应该充分考虑其局限性，以及如何最大限度地利用其优势。红外接收二极管具有广泛应用的前景，可以实现更加智能化的设备操作和人机交互。