第二節(jié)光敏傳感器ppt課件

1、第二節(jié)第二節(jié) 光敏傳感器光敏傳感器 一、光電效應(yīng) 由光的粒子學(xué)說可知，光可以認為是由具有一定能量的粒子所組成，而每個光子所具有的能量E與其頻率大小成正比: 光照射在物體上就可看成是一連串的具有能量為E的粒子轟擊在物體上。所謂光電效應(yīng)即是由于物體吸收了能量為E的光后產(chǎn)生的電效應(yīng)。 Eh從傳感器的角度看光電效應(yīng)可分為二大類型。1外光電效應(yīng) 指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管和光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光陰極就是用具有這種特性的材料制造的。 由上式可知： 存在紅限頻率：小于紅限頻率，光強再大也不會產(chǎn)生光電子發(fā)射。 入射光譜成分不變，光強越強，光電流越大。 光電子逸出后

2、，有初始動能；且光頻越高，光電流越強。20012hmvA2 2內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象?？煞譃閮筛淖兓虍a(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象?？煞譃閮煞N形式：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。種形式：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。（1 1光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，半導(dǎo)體產(chǎn)光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，半導(dǎo)體產(chǎn)生電子空穴對，電導(dǎo)率會發(fā)生顯著變化，生電子空穴對，電導(dǎo)率會發(fā)生顯著變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻即屬這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻即屬此類。此類。（2 2光生伏特效應(yīng)：利用光勢壘效應(yīng)，即在光生伏特效應(yīng)：利用光勢壘效應(yīng)，即在光的

3、照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢。常見器件有：光電池、光敏二極管、勢。常見器件有：光電池、光敏二極管、光敏三極管等。光敏三極管等。二、光電管和光電倍增管1.光電管2.光電倍增管 主要用于高精度的分析儀器，可將微小光電電流進行放大。(1) 構(gòu)造原理 假設(shè)一個電子打出個二次電子，那么： 由于 受光通量 控制， 受電壓U控制；所以，陽極電流受電壓和光通量控制。 0naII0I0naII(2) 應(yīng)用三、光敏電阻 又稱光導(dǎo)管，是一種均質(zhì)半導(dǎo)體光電器件。光敏電阻是用具有內(nèi)光電效應(yīng)的光導(dǎo)材料制成的，為純電阻元件，其阻值隨光照增強而減小。優(yōu)點：靈敏度高，體積小、重量輕，光

4、譜響應(yīng)范圍寬，機械強度高、耐沖擊和振動，壽命長。缺點：使用時需要有外部電源，同時當有電流通過它時，會產(chǎn)生熱的問題。 1.結(jié)構(gòu)原理 為了提高光敏電阻的靈敏度，應(yīng)盡量： 減小電極間的距離，增大靈敏面積； 采用光敏電阻薄膜上蒸鍍金屬形成梳狀電極。 常用材料有：硫化鎘CdS和硒化鎘(CdSe）。 2.主要參數(shù)和基本特性（1主要參數(shù)：暗電阻、暗電流、亮電阻、亮電流、光電流。 亮電阻與暗電阻之差越大，性能越好。（2 2光照特性：光照曲線呈非線性，不宜作為材料光照特性：光照曲線呈非線性，不宜作為材料元件。元件。光照特性（3光譜特性：應(yīng)將光源和元件的光譜特性結(jié)合考慮。 光譜特性（4伏安特性：電壓、電流都不能超

5、過額定值。伏安特性（5頻率特性：頻率特性較差。頻率特性（6穩(wěn)定性：經(jīng)老化處理后，達到穩(wěn)定值，壽命幾乎無限長。 穩(wěn)定性（7溫度特性：溫度升高，靈敏度下降。常進行降溫處理，以提高靈敏度。溫度特性3.3.應(yīng)用應(yīng)用帶材跑偏檢測裝置四、光電池 光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。它有較大面積的PN結(jié)，當光照射在PN結(jié)上時，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動勢。1.結(jié)構(gòu)原理 當受到光照后，PN結(jié)吸收光子；若能量超過禁帶寬度，產(chǎn)生電子空穴對，在內(nèi)電場作用下，形成電動勢。常用光電池有：硒光電池、硅光電池、砷化鎵光電池。 光電池的結(jié)構(gòu)和符號2.基本特性（1光照特性：光生電勢、光電流與照度的關(guān)系。開路電壓與照度有非線性關(guān)系，短路電流與照度成線性關(guān)系。 硅光電池硅光電池硒光電池硒光電池（2 2光譜特性：光譜特性： （3 3頻率特性：頻率特性： (4) (4)溫度特性：應(yīng)采用恒溫措施和補償措施。溫度特性：應(yīng)采用恒溫措施和補償措施。3. 3. 應(yīng)用應(yīng)用（1 1太陽電池電源太陽電池電源2.2.路燈光電自動開關(guān)路燈光電自動開關(guān) 五、光敏二極管與光敏三極管五、光敏二極管與光敏三極管 當二極管和三極管的當二極管和三極管的PNPN接受到光照射接受到光照射時，通過時，通過PNPN結(jié)的電流將增大。光敏二極管結(jié)的電流將增大。光敏二極管和光敏三極