一种光电二极管及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种光电二极管及其操作方法，该光电二极管包括依次电连接的第一电源、第一电阻、光电二极管单元、第一开关与电致变色单元，电致变色单元的第一电极分别与第一开关的另一端和第二开关的一端相连，第二开关的另一端与第二电源的一端相连，电致变色单元的第二电极分别与第二电源的另一端和第一电源的负极相连，当第一开关断开且第二开关打开时，在第一电源的作用下光电二极管单元处于反向偏置状态，光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号。上述光电二极管通过电致变色单元的颜色变化来显示光强，无需增加复杂的信号检测电路，通过人眼即可直接快速获得当前环境的光强。

【技术实现步骤摘要】
一种光电二极管及其操作方法
本专利技术属于光电二极管
，特别涉及一种通过颜色显示光强信息的光电二极管及其操作方法。
技术介绍
光电二极管是一种具有把光信号转成电信号功能的光电传感器，是光电子领域基础和核心器件之一。光电二极管的工作原理如下：在反向电压作用下，器件在没有光照时反向电流极其微弱(称为暗电流)，在有光照时反向电流迅速上升(称为光电流)，并且光的强度越强，反向电流也越大，因此，通过光的变化引起光电二极管反向电流的变化就可以把光信号转换成电信号。然而，为了最终实现光信号的测量，光电二极管还需进一步使用信号处理和检测电路对电信号进行检测和显示(或读出)。信号处理和检测电路的使用不仅增加了光电二极管的设计与制备的难度和成本，而且还增加了器件的体积和功耗，对于一些对传感器成本和功耗有严格要求的领域(如消费类电子产品)，上述方案越来越难以满足技术发展的需求。因此，如何在不增加成本与功耗的前提下直接快速获得当前环境的光强信息是急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种光电二极管及其操作方法，通过处于反向偏置状态的光电二极管单元接收光信息并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号，从而无需额外增加复杂的信号处理和检测电路，通过人眼即可直接快速获得当前环境的光信息。为了实现上述技术目的，一方面本专利技术实施例采用如下技术方案：一种光电二极管，该光电二极管包括依次电连接的第一电源、第一电阻、光电二极管单元、第一开关与电致变色单元，第一电源的正极与第一电阻的一端相连，光电二级管单元的第一端与第一电阻的另一端相连，光电二极管单元的第二端与第一开关的一端相连，电致变色单元的第一电极分别与第一开关的另一端和第二开关的一端相连，第二开关的另一端与第二电源的一端相连，电致变色单元的第二电极分别与第二电源的另一端和第一电源的负极相连，当第一开关断开且第二开关打开时，在第一电源的作用下光电二极管单元处于反向偏置状态，光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号。进一步的，电致变色单元包括依次设置的第一电极、离子存储层、电解质层、电致变色层、第二电极。进一步的，电致变色层的厚度为50-500nm；电致变色层的材料为WO3、V2O5、NiO、聚苯胺或聚噻吩中的任意一种。进一步的，第一电极为对电极且第二电极为工作电极；或者，第一电极为工作电极且第二电极为对电极。进一步的，第二电极为透明电极，透明电极包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡中的任意一种。进一步的，第一开关与第二开关的工作状态相反。进一步的，光电二极管单元的第一端为n型，光电二极管单元的第二端为p型；或者，光电二极管单元的第一端为p型，光电二极管单元的第二端为n型。为了实现上述技术目的，另一方面本专利技术实施例还采用如下技术方案：一种光电二极管的操作方法，采用如上的光电二极管，通过电致变色单元中电致变色层的颜色变化显示光信息，包括如下步骤：S11、重置阶段，断开第一开关，断开第二开关，在第二电源的作用下电致变色单元在第一预设时间内发生反应，电致变色层的颜色重置到初始状态；S12、显示阶段，断开第一开关、断开第二开关，在第一电源的作用下光电二极管单元处于反向偏置状态，光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下在第二预设时间内发生反应，电致变色层的颜色从初始状态变化到显示状态，电致变色层的显示状态显示光信息。进一步的，步骤S11还包括：第一预设时间不小于电致变色层的颜色完全恢复到初始状态所需的时间。进一步的，步骤S12还包括：第二预设时间不小于电致变色层的颜色维持在显示状态所需的时间。相较于现有技术，本专利技术具有如下技术效果：本专利技术提出了一种光电二极管及其操作方法，该光电二极管包括依次电连接的第一电源、第一电阻、光电二极管单元、第一开关与电致变色单元，第一电源的正极与第一电阻的一端相连，光电二级管单元的第一端与第一电阻的另一端相连，光电二极管单元的第二端与第一开关的一端相连，电致变色单元的第一电极分别与第一开关的另一端和第二开关的一端相连，第二开关的另一端与第二电源的一端相连，电致变色单元的第二电极分别与第二电源的另一端和第一电源的负极相连，当第一开关断开且第二开关打开时，在第一电源的作用下光电二极管单元处于反向偏置状态，光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号。上述光电二极管通过处于反向偏置状态光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，电致变色单元在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号，从而无需额外增加复杂的信号处理和检测电路，通过人眼即可直接快速获得当前环境的光强信息，具有设计和制备简单、成本低、体积小、功耗低、操作简单、使用方便等优点。附图说明图1为本专利技术实施例提出的一种光电二极管的示意图；图2为本专利技术实施例提出的一种光电二极管的电致变色单元的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提出的一种光电二极管的操作方法的流程图；图4为本专利技术实施例提出的又一种光电二极管的操作方法的流程图；其中：1、第一电源；2、第一电阻；3、光电二级管单元；4、第一开关；5、电致变色单元；51、第一电极；52、离子存储层；53、电解质层；54、电致变色层；55、第二电极；6、第二开关；7、第二电源。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。如图1所示，本专利技术实施例提出了一种光电二极管，该光电二极管包括依次电连接的第一电源1、第一电阻2、光电二极管单元3、第一开关4与电致变色单元5，第一电源1的正极与第一电阻2的一端相连，光电二级管单元3的第一端与第一电阻2的另一端相连，光电二极管单元3的第二端与第一开关4的一端相连，电致变色单元5的第一电极分别与第一开关4的另一端和第二开关6的一端相连，第二开关6的另一端与第二电源7的一端相连，电致变色单元5的第二电极分别与第二电源7的另一端和第一电源1的负极相连，当第一开关4断开且第二开关6断开时，在第一电源的作用下光电二极管单元3处于反向偏置状态，光电二极管单元3接收光信号并转换为电信号，电致变色单元5在电信号的作用下发生颜色变化以显示光信号。其中，第一电源1为恒定电压源或恒定电流源，在第一开关4断开且第二开关6打开时，使光电二极管单元3处于反向偏置状态。在该状态下，光电二极管在没有光照时反向电流极其微弱(称为暗电流)，在有光照时反向电流迅速上升(称为光电流)，并且光的强度越强，反向电流也越大，进而能够接收光信号并转换为电信号。因此，通过光的变化引起光电二极管反向电流的变化就可以把光信号转换成电信号。第一电阻2的一端与第一电源1的正极相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电二极管，其特征在于，所述光电二极管包括依次电连接的第一电源、第一电阻、光电二极管单元、第一开关与电致变色单元，所述第一电源的正极与所述第一电阻的一端相连，所述光电二级管单元的第一端与所述第一电阻的另一端相连，所述光电二极管单元的第二端与所述第一开关的一端相连，所述电致变色单元的第一电极分别与第一开关的另一端和第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端与第二电源的一端相连，所述电致变色单元的第二电极分别与所述第二电源的另一端和所述第一电源的负极相连，当所述第一开关断开且所述第二开关打开时，在所述第一电源的作用下所述光电二极管单元处于反向偏置状态，所述光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，所述电致变色单元在所述电信号的作用下发生颜色变化以显示所述光信号。

【技术特征摘要】
1.一种光电二极管，其特征在于，所述光电二极管包括依次电连接的第一电源、第一电阻、光电二极管单元、第一开关与电致变色单元，所述第一电源的正极与所述第一电阻的一端相连，所述光电二级管单元的第一端与所述第一电阻的另一端相连，所述光电二极管单元的第二端与所述第一开关的一端相连，所述电致变色单元的第一电极分别与第一开关的另一端和第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端与第二电源的一端相连，所述电致变色单元的第二电极分别与所述第二电源的另一端和所述第一电源的负极相连，当所述第一开关断开且所述第二开关打开时，在所述第一电源的作用下所述光电二极管单元处于反向偏置状态，所述光电二极管单元接收光信号并转换为电信号，所述电致变色单元在所述电信号的作用下发生颜色变化以显示所述光信号。2.如权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述电致变色单元包括依次设置的第一电极、离子存储层、电解质层、电致变色层、第二电极。3.如权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述电致变色层的厚度为50-500nm；所述电致变色层的材料为WO3、V2O5、NiO、聚苯胺或聚噻吩中的任意一种或多种。4.如权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述第一电极为对电极且所述第二电极为工作电极；或者，所述第一电极为工作电极且所述第二电极为对电极。5.如权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述第二电极为透明电极，所述透明电极包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓东，李帆，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32