《型傳感器綜述》ppt課件

1、中原工學(xué)院中原工學(xué)院 靳瑩瑞靳瑩瑞新型傳感效應(yīng)新型傳感效應(yīng)1 新型敏感資料新型敏感資料2新加工工藝新加工工藝3新型傳感器的開(kāi)展方向新型傳感器的開(kāi)展方向4 按引起傳感效應(yīng)的物理量類型來(lái)區(qū)分，新按引起傳感效應(yīng)的物理量類型來(lái)區(qū)分，新型傳感效應(yīng)分為：型傳感效應(yīng)分為：光效應(yīng)光效應(yīng)磁效應(yīng)磁效應(yīng) 力效應(yīng)力效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)生物效應(yīng)生物效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：1光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)2光伏效應(yīng)光伏效應(yīng)電光效應(yīng)：電光效應(yīng)：1科頓科頓Cotton效應(yīng)效應(yīng)2光彈效應(yīng)光彈效應(yīng)光的多普勒效應(yīng)光的多普勒效應(yīng)新型傳感器 光輻射作用使資料的光輻射作用使資料的電導(dǎo)率發(fā)生變化，而電導(dǎo)率發(fā)生變化，而這種變化與光輻射

2、強(qiáng)這種變化與光輻射強(qiáng)度呈穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系度呈穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。典型器件：光敏電阻典型器件：光敏電阻GeAs 光電導(dǎo)資料有本征型光電導(dǎo)資料有本征型 和摻雜型和摻雜型 兩種類型。兩種類型。新型傳感器 本征型光電導(dǎo)資料只需當(dāng)入射光子能量本征型光電導(dǎo)資料只需當(dāng)入射光子能量hvhv等于等于或大于半導(dǎo)資料的禁帶寬度或大于半導(dǎo)資料的禁帶寬度EgEg時(shí)才激發(fā)一個(gè)電子時(shí)才激發(fā)一個(gè)電子空穴對(duì)，在外電場(chǎng)作用下構(gòu)成光電流。空穴對(duì)，在外電場(chǎng)作用下構(gòu)成光電流。 摻雜型光電導(dǎo)資料只需入射光子能量摻雜型光電導(dǎo)資料只需入射光子能量hvhv等于或大等于或大于雜質(zhì)電離能于雜質(zhì)電離能EE時(shí)就能把施主能級(jí)上

3、的電子激發(fā)到時(shí)就能把施主能級(jí)上的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而構(gòu)成導(dǎo)電電子，在外電場(chǎng)作用下構(gòu)成電流。導(dǎo)帶而構(gòu)成導(dǎo)電電子，在外電場(chǎng)作用下構(gòu)成電流。gPPUISUEg 光電導(dǎo)器件的光電流與入射光通量之間存光電導(dǎo)器件的光電流與入射光通量之間存在著一定的關(guān)系，稱為光電特性。在著一定的關(guān)系，稱為光電特性。E E 為入射光的光照度；為入射光的光照度； 為光敏電阻的光導(dǎo)；為光敏電阻的光導(dǎo)； 為光電導(dǎo)靈敏度。為光電導(dǎo)靈敏度。PggS12-13學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 典型器件光敏電阻典型器件光敏電阻GeAs，具有與，具有與人眼非常相近的光譜呼應(yīng)特征。在可見(jiàn)光亮人眼非常相近的光譜呼應(yīng)特征。在可見(jiàn)光亮度丈量中廣泛采用光敏電阻，例

4、如照相機(jī)自度丈量中廣泛采用光敏電阻，例如照相機(jī)自動(dòng)曝光系統(tǒng)中的亮度丈量等。動(dòng)曝光系統(tǒng)中的亮度丈量等。12-13學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 當(dāng)光照射當(dāng)光照射P-N結(jié)時(shí)，只需入射光子能量大于資結(jié)時(shí)，只需入射光子能量大于資料禁帶寬度，就會(huì)在結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子料禁帶寬度，就會(huì)在結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這些空穴對(duì)。這些非平衡載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下，按一定方向運(yùn)動(dòng)非平衡載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下，按一定方向運(yùn)動(dòng)，在開(kāi)路形狀下構(gòu)成電荷積累，產(chǎn)生了一個(gè)與內(nèi)，在開(kāi)路形狀下構(gòu)成電荷積累，產(chǎn)生了一個(gè)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，及光生電壓電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，及光生電壓Uoc，這，這就是所謂的光生伏特效應(yīng)。就是所謂的光生伏特效應(yīng)。LD

5、PIII/()0(1)qUkTDI eI()LLSRRUI新型傳感器/()/()00(1)(1qU kTqU kTLPDPEIIII eS E I eI/()ESq A hvSE為光電靈敏度光照靈敏度；為光電靈敏度光照靈敏度；q為電子電荷數(shù)；為電子電荷數(shù)； 為資料的量子效率為資料的量子效率；A為受光面積；為受光面積；hv為光子的能量。為光子的能量。 12-13學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 結(jié)型光電器件用作探測(cè)器時(shí)，有兩種任結(jié)型光電器件用作探測(cè)器時(shí)，有兩種任務(wù)方式，即任務(wù)在反偏置的光電導(dǎo)任務(wù)方式務(wù)方式，即任務(wù)在反偏置的光電導(dǎo)任務(wù)方式或零偏置的光伏任務(wù)方式。或零偏置的光伏任務(wù)方式。 當(dāng)負(fù)載電阻當(dāng)負(fù)載電阻

6、RL斷開(kāi)斷開(kāi)IL=0時(shí)，時(shí)，P-N結(jié)結(jié)兩端的電壓稱為開(kāi)路電壓，用兩端的電壓稱為開(kāi)路電壓，用UOC表示，那表示，那么么00ln(1)ln()PEOCIS EkTkTqIqIU12-13學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 當(dāng)負(fù)載電阻短路即當(dāng)負(fù)載電阻短路即RL=0時(shí)，光生電時(shí)，光生電壓接近于零，流過(guò)器件的電流叫做短路電流壓接近于零，流過(guò)器件的電流叫做短路電流ISC，這光陰生載流子不再積累于，這光陰生載流子不再積累于P-N結(jié)兩側(cè)結(jié)兩側(cè)，P-N結(jié)又恢復(fù)到平衡形狀，費(fèi)米能級(jí)被拉平結(jié)又恢復(fù)到平衡形狀，費(fèi)米能級(jí)被拉平而勢(shì)壘高度恢復(fù)到無(wú)光照時(shí)的程度，短路電流而勢(shì)壘高度恢復(fù)到無(wú)光照時(shí)的程度，短路電流與光照度與光照度E成正比。

7、成正比。SCPEIIS E10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 基于光伏效應(yīng)的基于光伏效應(yīng)的P-N結(jié)光電器件有三種：結(jié)光電器件有三種：硅光電池硅光電池 光敏光敏二極管二極管 光敏光敏三極管三極管 光敏二極管和硅光電池的伏安特性一致，光敏二極管和硅光電池的伏安特性一致，只不過(guò)是任務(wù)在不同的偏置下；光電三極管那只不過(guò)是任務(wù)在不同的偏置下；光電三極管那么可以看作光電二極管注入基極電流的普通三么可以看作光電二極管注入基極電流的普通三極管，及伏安特性與普通三極管一樣，只不過(guò)極管，及伏安特性與普通三極管一樣，只不過(guò)其曲線中的基極電流為光生電流。其曲線中的基極電流為光生電流。新型傳感器 能使左、右旋圓偏振光傳輸

8、速度相異的旋光能使左、右旋圓偏振光傳輸速度相異的旋光性物質(zhì)或稱光學(xué)活性物質(zhì)，如芳香族化合物性物質(zhì)或稱光學(xué)活性物質(zhì)，如芳香族化合物，在直線偏振光入射并透過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生，在直線偏振光入射并透過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 角角的偏轉(zhuǎn)，這種景象稱為科頓效應(yīng)。的偏轉(zhuǎn)，這種景象稱為科頓效應(yīng)。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 直線偏振光是由左、右旋圓偏振光的合成直線偏振光是由左、右旋圓偏振光的合成，因此當(dāng)它入射于旋光性物質(zhì)時(shí)，左右旋偏，因此當(dāng)它入射于旋光性物質(zhì)時(shí)，左右旋偏振光因傳播速度不同而使其折射率各不一樣振光因傳播速度不同而使其折射率各不一樣。而圓偏振光每前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)間隔就有一次。而圓偏振

9、光每前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)間隔就有一次旋轉(zhuǎn)，所以左右旋偏振光透過(guò)厚度為旋轉(zhuǎn)，所以左右旋偏振光透過(guò)厚度為d的旋光的旋光性物質(zhì)后，旋轉(zhuǎn)的角度分別為：性物質(zhì)后，旋轉(zhuǎn)的角度分別為：111=2/2/ddnr=2/2/rrddn10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器其中其中 為入射光波長(zhǎng)，為入射光波長(zhǎng)， 分別為左、右分別為左、右旋偏振光在媒質(zhì)中的折射率。透過(guò)的合成直旋偏振光在媒質(zhì)中的折射率。透過(guò)的合成直線偏振光偏轉(zhuǎn)的角度線偏振光偏轉(zhuǎn)的角度 那么為：那么為：1rnn、11()=2rrd nn10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器磁光效應(yīng)：磁光效應(yīng)：1法拉第效應(yīng)法拉第效應(yīng)2克爾效應(yīng)克爾效應(yīng)磁電效應(yīng)：磁電效應(yīng)：1霍爾霍爾Hall效應(yīng)

10、效應(yīng)2磁阻效應(yīng)磁阻效應(yīng)壓磁效應(yīng)：壓磁效應(yīng)：1磁致伸縮效應(yīng)磁致伸縮效應(yīng)2威德曼效應(yīng)威德曼效應(yīng) 約瑟夫效應(yīng)約瑟夫效應(yīng) 核磁共振核磁共振KBL10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 法拉第效應(yīng)又稱為磁致旋光效應(yīng)。當(dāng)線偏法拉第效應(yīng)又稱為磁致旋光效應(yīng)。當(dāng)線偏振光經(jīng)過(guò)處于磁場(chǎng)下的透明介質(zhì)時(shí)，光線的偏振光經(jīng)過(guò)處于磁場(chǎng)下的透明介質(zhì)時(shí)，光線的偏振面光矢量振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)振面光矢量振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角角 與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及介質(zhì)的長(zhǎng)度以及介質(zhì)的長(zhǎng)度L成如下比成如下比例關(guān)系：例關(guān)系：式中，式中，K是物質(zhì)的特性常數(shù)，及維爾德是物質(zhì)的特性常數(shù)，及維爾德Verdet常數(shù)，其數(shù)值與光波波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。

11、常數(shù)，其數(shù)值與光波波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。HU10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 霍爾效應(yīng)實(shí)踐是基于洛倫茲力的效應(yīng)。當(dāng)電霍爾效應(yīng)實(shí)踐是基于洛倫茲力的效應(yīng)。當(dāng)電流經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體薄片時(shí)，垂直于電流方向的磁場(chǎng)流經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體薄片時(shí)，垂直于電流方向的磁場(chǎng)B使使電子向薄片的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，從而使薄片的兩側(cè)產(chǎn)生電子向薄片的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，從而使薄片的兩側(cè)產(chǎn)生電位差電位差 。所產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢(shì)，霍。所產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢(shì)，霍爾電勢(shì)與鼓勵(lì)電流爾電勢(shì)與鼓勵(lì)電流 的關(guān)系為：的關(guān)系為：式中，式中， 為霍爾常數(shù)。為霍爾常數(shù)。 由于資料及制造工藝的緣由，霍爾元件存在溫由于資料及制造工藝的緣由，霍爾元件存在溫度效應(yīng)和不等位電勢(shì)的問(wèn)題。實(shí)踐

12、運(yùn)用中必需思度效應(yīng)和不等位電勢(shì)的問(wèn)題。實(shí)踐運(yùn)用中必需思索霍爾元件的溫度和不等位電勢(shì)的補(bǔ)償問(wèn)題。索霍爾元件的溫度和不等位電勢(shì)的補(bǔ)償問(wèn)題。BIHH BUK I BHK10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器1.壓電效應(yīng)：當(dāng)具有壓電效應(yīng)的資料遭到沿一壓電效應(yīng)：當(dāng)具有壓電效應(yīng)的資料遭到沿一定方向的外力作用而變形時(shí)，在其某兩個(gè)外表定方向的外力作用而變形時(shí)，在其某兩個(gè)外表上將產(chǎn)生極性相反的電荷。常見(jiàn)壓電資料有石上將產(chǎn)生極性相反的電荷。常見(jiàn)壓電資料有石英晶體水晶、鈮酸鋰英晶體水晶、鈮酸鋰LiNbO3、鎵酸鋰、鎵酸鋰LiGaO3鍺酸鉍鍺酸鉍Bi12GeO3等單晶體和等單晶體和經(jīng)過(guò)極化處置的多晶體如鈦酸鋇、鋯鈦酸壓電經(jīng)

13、過(guò)極化處置的多晶體如鈦酸鋇、鋯鈦酸壓電陶瓷陶瓷PZT，此外還有高分子壓電薄膜如聚，此外還有高分子壓電薄膜如聚偏二氟乙烯偏二氟乙烯PVDF、壓電半導(dǎo)體、壓電半導(dǎo)體ZnO等等。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器2.磁致伸縮效應(yīng)：某些鐵磁體及其合金以及某些鐵氧磁致伸縮效應(yīng)：某些鐵磁體及其合金以及某些鐵氧體在磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)活力械變形，其尺寸、大小會(huì)作體在磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)活力械變形，其尺寸、大小會(huì)作相應(yīng)的伸縮，稱為磁致伸縮效應(yīng)焦耳效應(yīng)。相應(yīng)的伸縮，稱為磁致伸縮效應(yīng)焦耳效應(yīng)。 磁致伸縮效應(yīng)與磁性物質(zhì)內(nèi)部的磁疇變化有關(guān)。磁致伸縮效應(yīng)與磁性物質(zhì)內(nèi)部的磁疇變化有關(guān)。遭到外磁場(chǎng)作用時(shí)，其體內(nèi)各磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)并使它們的磁遭到

14、外磁場(chǎng)作用時(shí)，其體內(nèi)各磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)并使它們的磁化方向與外磁場(chǎng)堅(jiān)持一致，導(dǎo)致磁性體沿外磁場(chǎng)方向化方向與外磁場(chǎng)堅(jiān)持一致，導(dǎo)致磁性體沿外磁場(chǎng)方向的長(zhǎng)度發(fā)生的長(zhǎng)度發(fā)生 量級(jí)的變化。從宏觀角度了解量級(jí)的變化。從宏觀角度了解為資料在磁場(chǎng)下產(chǎn)生了自在應(yīng)變?yōu)橘Y料在磁場(chǎng)下產(chǎn)生了自在應(yīng)變561010010-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器式中，常數(shù)式中，常數(shù)C確實(shí)定：磁性資料在飽和場(chǎng)強(qiáng)確實(shí)定：磁性資料在飽和場(chǎng)強(qiáng) 下，測(cè)得的飽和下，測(cè)得的飽和磁致伸縮系數(shù)磁致伸縮系數(shù) 此時(shí)此時(shí)1/20CH200(179.5775/)SHOe OeA m630 10 ,S1/261/22.1 10 (1/)SSCHOe10-11學(xué)年第二學(xué)期新型

15、傳感器3.飽和效應(yīng)：在高分子核磁共振吸收過(guò)程中，隨入飽和效應(yīng)：在高分子核磁共振吸收過(guò)程中，隨入射電磁波振幅的添加，高分子吸收電磁波能量逐漸射電磁波振幅的添加，高分子吸收電磁波能量逐漸減少，這種景象稱為飽和效應(yīng)。減少，這種景象稱為飽和效應(yīng)。 10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器1.吸附效應(yīng)：利用吸附效應(yīng)可制成氣敏傳感器。吸附效應(yīng)：利用吸附效應(yīng)可制成氣敏傳感器。 諸如諸如SnO2、ZnO等金屬氧化物的半導(dǎo)體陶瓷等金屬氧化物的半導(dǎo)體陶瓷資料接觸氣體時(shí)，在特定的溫度下，資料會(huì)吸附資料接觸氣體時(shí)，在特定的溫度下，資料會(huì)吸附氣體分子，其分子外表和氣體分子之間發(fā)生電子氣體分子，其分子外表和氣體分子之間發(fā)生電子交

16、換，使得半導(dǎo)體資料的外表電位、功函數(shù)及電交換，使得半導(dǎo)體資料的外表電位、功函數(shù)及電導(dǎo)率發(fā)生變化，這種景象稱為吸附效應(yīng)。導(dǎo)率發(fā)生變化，這種景象稱為吸附效應(yīng)。 氧化型氣體吸附到氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，或復(fù)原型氣型半導(dǎo)體上，或復(fù)原型氣體吸附到體吸附到P型半導(dǎo)體上，將使其載流子減少，電阻型半導(dǎo)體上，將使其載流子減少，電阻增大。反之，其載流子增多，電阻減小。增大。反之，其載流子增多，電阻減小。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器2.半導(dǎo)體外表場(chǎng)效應(yīng)：利用電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)控半導(dǎo)體外表場(chǎng)效應(yīng)：利用電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)控制半導(dǎo)體外表電流的效應(yīng)稱為半導(dǎo)體外表場(chǎng)效應(yīng)制半導(dǎo)體外表電流的效應(yīng)稱為半導(dǎo)體外表場(chǎng)效應(yīng)。是絕緣

17、柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管如。是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管如MOS場(chǎng)效應(yīng)管根場(chǎng)效應(yīng)管根本的任務(wù)原理。這種控制造用隨環(huán)境氣體、溶液本的任務(wù)原理。這種控制造用隨環(huán)境氣體、溶液離子濃度等化學(xué)物質(zhì)而變化，那么可構(gòu)成氣敏、離子濃度等化學(xué)物質(zhì)而變化，那么可構(gòu)成氣敏、離子敏、生物敏等半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)化學(xué)傳感器。例離子敏、生物敏等半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)化學(xué)傳感器。例如離子敏場(chǎng)效應(yīng)管，在絕緣柵上制造一層敏感膜如離子敏場(chǎng)效應(yīng)管，在絕緣柵上制造一層敏感膜來(lái)替代柵極，利用敏感膜與化學(xué)物質(zhì)的電化學(xué)作來(lái)替代柵極，利用敏感膜與化學(xué)物質(zhì)的電化學(xué)作用產(chǎn)生的電位來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管的電流輸出。用產(chǎn)生的電位來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管的電流輸出。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器3.中

18、性鹽效應(yīng)：在化學(xué)反響系統(tǒng)中參與中性鹽后中性鹽效應(yīng)：在化學(xué)反響系統(tǒng)中參與中性鹽后，系統(tǒng)的離子強(qiáng)度發(fā)生變化，從而影響其反響速，系統(tǒng)的離子強(qiáng)度發(fā)生變化，從而影響其反響速度，這種景象稱為中性鹽效應(yīng)。度，這種景象稱為中性鹽效應(yīng)。4.電泳效應(yīng)：當(dāng)水溶液電解時(shí)，溶液中的離子向電泳效應(yīng)：當(dāng)水溶液電解時(shí)，溶液中的離子向電極方向挪動(dòng)電泳，因水溶液流動(dòng)妨礙離子電極方向挪動(dòng)電泳，因水溶液流動(dòng)妨礙離子挪動(dòng)而減小其遷移率的景象稱為電泳效應(yīng)。挪動(dòng)而減小其遷移率的景象稱為電泳效應(yīng)。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 具有一定頻率具有一定頻率f0的信號(hào)源如光源與傳感器的信號(hào)源如光源與傳感器之間以速度之間以速度v相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳感器所

19、接受的信號(hào)頻率相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳感器所接受的信號(hào)頻率f將與信號(hào)源本身頻率將與信號(hào)源本身頻率f0不一樣，并且，假設(shè)兩者不一樣，并且，假設(shè)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么 ，假設(shè)兩者相向運(yùn)動(dòng)，那么，假設(shè)兩者相向運(yùn)動(dòng)，那么 ，這種景象稱為多普勒效應(yīng)。，這種景象稱為多普勒效應(yīng)。0ff0ff10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 如光波，設(shè)光波與傳感器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向在如光波，設(shè)光波與傳感器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向在同不斷線上，光波源的頻率為同不斷線上，光波源的頻率為f0，當(dāng)兩者以速度，當(dāng)兩者以速度v相相對(duì)于光源運(yùn)動(dòng)，在光速為對(duì)于光源運(yùn)動(dòng)，在光速為c的情況下，傳感器所接的情況下，傳感器所接遭到的光波信號(hào)頻率為遭到的光波

20、信號(hào)頻率為f，那么，那么式中，式中， 表示傳感器與光源之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向表示傳感器與光源之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向 ， 為光源與傳感器兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角為光源與傳感器兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。01 (cos )vffc10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 傳感器的敏感資料指能利用物理效應(yīng)或化學(xué)、傳感器的敏感資料指能利用物理效應(yīng)或化學(xué)、生物反響原理做成敏感元件的根本資料。生物反響原理做成敏感元件的根本資料。按結(jié)晶形狀可分為單晶、多晶、非晶和微晶等，按結(jié)晶形狀可分為單晶、多晶、非晶和微晶等，按電子構(gòu)造和化學(xué)鍵可分為金屬、陶瓷和聚合物按電子構(gòu)造和化學(xué)鍵可分為金屬、陶瓷和聚合物等；等；按物理性質(zhì)可分為超

21、導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、介電按物理性質(zhì)可分為超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、介電體、壓電體、鐵磁體、鐵彈體、磁彈體等；體、壓電體、鐵磁體、鐵彈體、磁彈體等；10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 按形狀分有摻雜、微粉、薄膜、塊狀、纖維等；按形狀分有摻雜、微粉、薄膜、塊狀、纖維等；按功能可分為力敏、壓敏、光敏、色敏、聲敏、按功能可分為力敏、壓敏、光敏、色敏、聲敏、磁敏、氣敏、濕敏等。磁敏、氣敏、濕敏等。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 半導(dǎo)體敏感資料可以將多種非電量轉(zhuǎn)換為電半導(dǎo)體敏感資料可以將多種非電量轉(zhuǎn)換為電量，無(wú)論是光、聲、熱、磁、氣、濕等都可以量，無(wú)論是光、聲、熱、磁、氣、濕等都可以利用相應(yīng)的半導(dǎo)體資料進(jìn)展傳

22、感。利用相應(yīng)的半導(dǎo)體資料進(jìn)展傳感。10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器資料類型資料類型典型資料典型資料可測(cè)物理量可測(cè)物理量備注備注單晶單晶Si、Ge力、光、磁力、光、磁多晶多晶Si光、壓、熱光、壓、熱可制成薄可制成薄膜膜非晶態(tài)非晶態(tài)a-Si：H熱、應(yīng)變、光熱、應(yīng)變、光制形成薄制形成薄膜膜異質(zhì)結(jié)外異質(zhì)結(jié)外延延Si加速度、壓力、酶加速度、壓力、酶在藍(lán)寶石在藍(lán)寶石上定向外上定向外延的單晶延的單晶膜膜化合物化合物GaAs、InSd、ZnS、CdS、TeCdHg、PbS力、磁、光、紫外、力、磁、光、紫外、紅外、超聲紅外、超聲10-11學(xué)年第二學(xué)期新型傳感器 光纖作為遠(yuǎn)間隔傳輸光波信號(hào)的媒質(zhì)，最早光纖作為遠(yuǎn)間

23、隔傳輸光波信號(hào)的媒質(zhì)，最早用于光通訊技術(shù)。用于光通訊技術(shù)。 光纖傳感器的根本原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖光纖傳感器的根本原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界被測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的送入調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界被測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)顏色、光相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)顏色、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制過(guò)的信號(hào)光，頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制過(guò)的信號(hào)光，再經(jīng)由光纖送入光敏器件、調(diào)制器而獲得被測(cè)參數(shù)。再經(jīng)由光纖送入光敏器件、調(diào)制器而獲得被測(cè)參數(shù)。 數(shù)值孔徑：數(shù)值孔徑： 表示向光纖入射信表示向光纖入射信號(hào)光

24、波難易程度的參數(shù)。臨界入射角大小由光纖本身的性質(zhì)號(hào)光波難易程度的參數(shù)。臨界入射角大小由光纖本身的性質(zhì)所決議；光纖的數(shù)值孔徑越大，闡明它可以在較大的入射角所決議；光纖的數(shù)值孔徑越大，闡明它可以在較大的入射角范圍內(nèi)輸入全反射光，并保證此光波沿纖芯傳輸。范圍內(nèi)輸入全反射光，并保證此光波沿纖芯傳輸。2212=sinCNAnn 二、光導(dǎo)纖維及其傳光原理二、光導(dǎo)纖維及其傳光原理 二、光導(dǎo)纖維及其傳光原理二、光導(dǎo)纖維及其傳光原理 歸一化頻率：歸一化頻率： 可以傳輸較大可以傳輸較大v v值的光纖即可以傳輸較多的模叫多模光纖；僅能傳值的光纖即可以傳輸較多的模叫多模光纖；僅能傳輸輸v v值小于值小于2.412.41的光纖叫單模光纖。單模和多模光纖是最常用的，通稱為的光纖叫單模光纖。單模和多模光纖是最常用的，通稱為普通光導(dǎo)纖維。普通光導(dǎo)纖維。 2/vrNA特殊光導(dǎo)纖維，典型的有保偏光導(dǎo)纖維。特殊光導(dǎo)纖維，典型的有保偏光導(dǎo)纖維。 沿纖芯傳輸?shù)墓饪梢苑纸鉃檠剌S向和沿徑向兩部分平面波成分。沿徑沿纖芯傳輸?shù)墓饪梢苑纸鉃檠剌S向和沿徑向兩部分平面波成分。沿徑向的平面波在纖芯與包層的界面處