[发明专利]一种光电二极管及其操作方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于光电二极管技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明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，一方面本发明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，另一方面本发明实施例还采用如下技术方案：