把红外接收二极管接进电路时，红外如果你用万用表二极管档去测，接收极管正向接法会显示一个约0.7V到1.1V的工作压降，反过来测，电压表上基本是红外开路。很多人到这一步就停下了，接收极管觉得“反向不导通，工作那它反向就是电压截止状态”。这个判断只对了一半。红外红外接收二极管真正干活的接收极管时候，恰恰是工作工作在反向电压下。

我第一次注意到这件事，电压是红外拆一个老式红外遥控接收头。里面那颗黑色环氧树脂封装的接收极管小管子，引脚一长一短。工作短脚接电源正极，长脚接负极——也就是说，它加的是反向偏压。当时我觉得奇怪，二极管反向不是不导电吗，那它怎么接收信号？

关键在于，反向不导通的前提是“没有光”。红外接收二极管的结构和普通整流二极管不同，它的PN结面积做得比较大，结区也刻意加宽，目的是让入射红外光尽可能在耗尽层附近被吸收。当反向电压加在PN结两端，耗尽层变宽，内部电场增强。此时如果有一束波长在850nm到950nm附近的红外光打进来，光子会把价带电子激发到导带，产生电子-空穴对。这些载流子被强电场立刻拉开，电子往正极跑，空穴往负极跑，外电路就出现了电流。

这个电流很小，通常在微安级别。但它跟光强近似成正比。光越强，反向电流越大。没有光的时候，反向电流叫暗电流，一般只有几纳安到几十纳安。所以这颗管子本质上是一个“光控电流源”，而反向电压就是让它正常工作的偏置条件。

有人会问，那为什么不加正向电压？正向偏置下PN结导通，大量多数载流子注入，光生载流子那点电流完全被淹没在正向电流里，根本分辨不出来。反向偏置才是让光生载流子“一枝独秀”的唯一办法。

我在实际调试中碰到过一个典型问题。有次做一个红外避障小车，接收管直接接在单片机引脚上，用内部上拉电阻。结果发现，没有障碍物时引脚一直是低电平，小车误判为一直有障碍。后来用示波器看波形，才发现接收管两端电压几乎为零。原因是单片机内部上拉电阻太大，反向偏压建立不起来。换成一个10kΩ的外部上拉电阻到5V，接收管阴极接地，问题立刻解决。有红外光时，反向电流在电阻上产生压降，引脚电压下降；没有光时，反向电流极小，引脚保持高电平。这个细节，数据手册上往往只写一句“需反向偏置”，但实际电路里偏置电阻的取值直接决定响应速度。

还有一点容易被忽略：反向电压不能太高。普通红外接收二极管的反向击穿电压一般在30V到60V之间。超过这个值，管子会进入击穿区，暗电流急剧增大，噪声也跟着上来。我见过有人用24V电源直接加在接收管上，想提高灵敏度，结果输出信号里全是杂波。后来降到5V，信噪比反而好了很多。反向偏压选在5V到12V之间，对大多数应用来说比较稳妥。

另外，反向恢复时间这个参数在接收管里几乎没人提，因为它根本不工作在开关状态。它响应的是光强变化，频率可以做到几百千赫兹甚至上兆赫兹。遥控器用的38kHz载波，对它来说很轻松。但如果你拿它当光通信接收端，想跑几兆的速率，那就得看结电容了。反向偏压越大，结电容越小，带宽越高。这也是为什么高速红外接收管都建议加较高的反向电压，而不是零偏。

说回那个遥控接收头。拆开后里面其实不止一颗二极管，还有前置放大、带通滤波、解调电路。但最前端的红外接收二极管，永远工作在反向电压下。没有这个反向偏压，后面所有电路都白搭。这大概就是模拟电路里那种“看起来反着来，实际上才正确”的典型例子。

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