紅外接收二極管又叫紅外光電二極管。它廣泛用于，如音響、彩色電視機(jī)、房間空氣調(diào)節(jié)器、VCD影碟機(jī)、DVD視盤(pán)機(jī)以及錄像機(jī)等。
紅外接收二極管是電子電工專業(yè)比不可缺的一種材料。
功能特點(diǎn)
用途
它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、VCD視盤(pán)機(jī)、DVD視盤(pán)機(jī)以及錄像機(jī)等。紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長(zhǎng)為940nm的遠(yuǎn)紅外線信號(hào)，而對(duì)于其他波長(zhǎng)的光線則不能接收。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。紅外接收二極管的結(jié)構(gòu)如圖所示。最常用的型號(hào)為RPM-301B。
結(jié)構(gòu)原理
光敏二極管的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏二極管又稱光電二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是相似的。在光敏二極管管殼上有一個(gè)能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過(guò)透鏡正好照射在管芯上。光敏二極管管芯是一個(gè)具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi)。光敏二極管管芯的光敏面是通過(guò)擴(kuò)散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體二極管一樣，在晶圓上生長(zhǎng)了一層SiO2保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來(lái)，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗電流。
光敏二極管與普通二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕虼?，光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓，如圖所示。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1*10^-8~1*10^-9安德烈·安培(稱為暗電流)，此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止；當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)。這些載流子的數(shù)目，對(duì)于多數(shù)載流子影響不大，但對(duì)P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來(lái)說(shuō)，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過(guò)負(fù)載RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨入射光變化的電壓信號(hào)。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。
工作原理
紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號(hào)經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長(zhǎng)短或信號(hào)周期上，單片機(jī)解碼時(shí)，通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷，結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。
3條腿的紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，接收頭輸出的是解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)（具體的信號(hào)格式，搜“紅外信號(hào)格式”，一大把），單片機(jī)里面需要相應(yīng)的讀取程序。
紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。
先講一講什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62～0.76μm；紫光股份的波長(zhǎng)范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為0.76～1.5μm之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。
遙控系統(tǒng)
常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬(wàn)用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門(mén)的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來(lái)粗略判定。
接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。
由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說(shuō)明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz石英晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。
紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。
由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。
紅外遙控
多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開(kāi)鍵時(shí)，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效。
“自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對(duì)應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來(lái)為高電平變?yōu)榈碗娖?，原?lái)為低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開(kāi)關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺(tái)就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號(hào)碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來(lái)代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級(jí)適時(shí)地來(lái)取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。
除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào)，接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存”，直至收到新的信號(hào)為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。
參考資料 >