在物聯(lián)網(wǎng)與智能設(shè)備蓬勃發(fā)展的今天，紅外光電二極管作為光通信的核心組件，正以其卓越的性能推動(dòng)著安防監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療檢測等領(lǐng)域的革新。洲光源紅外半導(dǎo)體將深度解析紅外光電二極管的工作機(jī)制、核心參數(shù)及前沿應(yīng)用，揭示其如何通過精密的光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)高效可靠的信號(hào)傳輸。

一、信號(hào)發(fā)射的技術(shù)本質(zhì)：從電到光的精密轉(zhuǎn)換

紅外發(fā)射二極管（IRED）的核心是基于砷化鎵（GaAs）等材料的 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)正向電壓加載時(shí)，電子與空穴在 PN 結(jié)復(fù)合，釋放出波長范圍700nm-1550nm 的紅外光子。這一過程的關(guān)鍵在于材料禁帶寬度的精確控制，例如 940nm 波長的 IRED 采用 AlGaAs/GaAs 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整鋁含量實(shí)現(xiàn)光譜的精準(zhǔn)定位。

• 發(fā)射端：
  電源→正向電壓加載→PN 結(jié)（GaAs/AlGaAs 材料）→電子 - 空穴復(fù)合→釋放紅外光子（700-1550nm）
• 傳輸路徑：
  紅外光（直線傳播 / 透過介質(zhì)）→窄帶濾光片（濾除雜光）
• 接收端：
  光子入射→PIN 結(jié)（硅 / InGaAs 材料）→光生載流子（電子 - 空穴對）→反向偏壓加速→形成光電流→信號(hào)放大電路→輸出電信號(hào)

二、信號(hào)接收的技術(shù)突破：從光到電的精準(zhǔn)捕捉

紅外接收二極管（PD）的工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)紅外光子入射到 PN 結(jié)時(shí)，價(jià)帶電子吸收能量躍遷至導(dǎo)帶，形成光生載流子。 PIN 光電二極管通過優(yōu)化結(jié)深（<1μm）和電極設(shè)計(jì)，將暗電流控制在 10000pA 以下，同時(shí)在 960nm 波長處實(shí)現(xiàn) 0.52A/W 的高響應(yīng)度。這種低噪聲特性使其在醫(yī)療設(shè)備中表現(xiàn)優(yōu)異，在實(shí)際應(yīng)用場景通過增強(qiáng)紅外靈敏度，可同時(shí)檢測 530nm（綠光）、660nm（紅光）和 940nm（紅外）三個(gè)波段，滿足可穿戴設(shè)備中血氧飽和度和心率的同步測量需求。