深入理解：如何通过电路设计区分并正确使用发光二极管与光电二极管

电路设计中的关键区分点

在实际电子系统中，正确识别和使用发光二极管（LED）与光电二极管（Photodiode）至关重要。错误连接可能导致器件损坏或系统失效。以下从电路设计角度进行详细分析。

1. 偏置电压方向

LED：必须施加正向偏置电压（通常1.8–3.3V），否则不会发光。若反接，仅呈现高阻态，无电流通过。

Photodiode：正常工作需反向偏置（如5–30V），以扩大耗尽层，提升响应速度和线性度。开路模式（零偏置）也可用于低速检测，但灵敏度较低。

2. 驱动与信号处理电路

LED驱动电路：通常使用限流电阻或恒流源，防止过流烧毁。例如，在5V电源下，若LED压降为2.1V，需选择约(5-2.1)/0.02 = 145Ω的电阻（假设工作电流20mA）。

Photodiode信号调理电路：需配合运算放大器（如跨阻放大器，TIA）将微弱光电流转换为可测电压。典型配置包括：反相输入端接光电二极管，反馈电阻设定增益。

3. 光电隔离与系统集成

在工业控制中，常将LED与光电二极管组合成“光耦合器”（Optocoupler）。其工作原理如下：

• 输入侧：电流驱动LED发光。
• 输出侧：光电二极管接收光信号并输出电信号，实现电气隔离。

这种结构广泛应用于变频器、PLC、电源管理等领域，有效防止噪声干扰和高压击穿。

4. 常见误区与注意事项

误区一：认为“所有发光的二极管都是LED”——实际上，某些光电二极管在反向击穿时也可能微弱发光，但这并非其设计目的。

误区二：将光电二极管直接接入电源——可能因反向电流过大导致永久损坏。

建议：在布局布线时，应明确标注“LED”与“PHOTO”标识，并使用颜色编码（如红色表示发光器件）或专用封装标记。