新型傳感器教學

新型傳感器教學第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六------利用各種物理現(xiàn)象、化學反應、生物效應等，是傳感器的基本原理?！?.1新型傳感效應第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（一）光電效應是指物體吸收了光能后，轉換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應。分為：外光電效應{內光電效應如：陰極管等{光電導效應光伏效應原理：第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六1、光電導效應光敏電阻hγIpV電極電極---半導體在光輻射作用下，會產(chǎn)生電子-空穴對，使材料的電導率發(fā)生變化；光線越強，阻值越低，這種光照射后電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱～應用：原理：第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光電導材料：本征型：hγ>=Eg摻雜型:hγ>=ΔE第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六典型器件結構：第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六主要參數(shù)：１）

暗電阻光敏電阻在不受光時的阻值稱為暗電阻,此時流過的電流稱為暗電流。２）

亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻,此時流過的電流稱為亮電流。３）光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六一定光照，R一定，I正比于U。基本特性：1）伏安特性：在一定照度下,流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關系第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2)光照特性（I～E）

光敏電阻的光照特性為非線性，不宜作檢測元件，主要用于自動控制中。一定電壓，I隨著光照E增強而增大。E↑→R↓→I↑。1）光敏電阻的光電流與入射光通量之間存在著一定的關系，若兩端施加電壓U，電阻的光電流Ip為： 2）若考慮暗電導gd產(chǎn)生的暗電流Id，則流過光敏電阻的電流I為：其中，E為入射光的光照度，gp稱為光敏電阻的光電導。Ip=SgUE=gpUI=Ip+Id=gpU+gdUSg稱為光電導靈敏度。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關系稱為光譜特性。亦稱為光譜響應。①不同材料，其峰值波長不同。②同一種材料，對不同波長的入射光，其相對靈敏度不同，響應電流不同。應根據(jù)光源的性質，選擇合適的光電元件（匹配）使光電元件得到較高得相對靈敏度。3）光譜特性（Kr%）第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六應用電路：1.光照度計農(nóng)作物日照時數(shù)測定。輸出接單片機的I/O口，每2分鐘對此口查詢1次，為高電平，計數(shù)一次，為低電平，不計數(shù)。1天查詢720次。無光照V0=VL。有光照V0=VH。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六節(jié)電開關第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、PN結光伏效應：PNhγIpIlIDRPN結-------PN結光伏效應這種由光的照射，使pn結產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象，叫做光生伏特效應.應用原理第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光敏二極管的基本特性1）光譜特性在入射度一定時，輸出的光電流（或相對靈敏度）隨光波波長的變化而變化。一種光敏二極管只對一定波長的入射光敏感，這就是它的光譜特性。第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2）伏安特性第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、PN結光伏效應：國家體育館頂部太陽能第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六展開太陽能電池帆板的國際空間站

新增的車頂太陽能電池板技術，是這次普銳斯的最大技術亮點之一，在動力儲備電能的同時，電池帆板將最大程度的將太陽能轉化為電能，配合新增的1.8L動力引擎和至少發(fā)揮50千瓦的電力馬達，綜合路段行駛百公里油耗3L以內絕對不在話下。

第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六3、科頓旋光效應線偏振光入射并透過旋光性物質時，產(chǎn)生偏轉的現(xiàn)象。α旋光性物質又稱為光學活性物質。當由左、右旋圓偏振光合成的直線偏振光進入旋光性物質（如芳香族化合物）時，由于旋光性物質能使左旋與右旋圓偏振光的傳輸速度改變，形成不同折射率，故此左、右旋偏振光透過厚度為d的旋光性物質后形成偏轉角α,它可表達為：α=（φ1－φr）/2

φ1=2πd/λ1=2πdn1/λφr=2πd/λr=2πdnr/λ式中：φ1、φr—左、右旋偏振光透過旋光性物質時的旋轉角度；n1、nr—左、右旋偏振光在旋光性物質中的折射率；λ—入射光的波長。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（二）磁效應1、法拉第效應P1光敏器件+-通電的旋光物質P2P1、P2偏振片S光源表明：在磁場作用下，偏振光的光矢量將發(fā)生旋轉Θ=VdLB應用第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、霍爾效應IB--------++++++++FEFLVBUH實質：基于洛倫磁力第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（三）、力效應（四）、生化效應3、中性鹽效應4、電泳效應（五）、多普勒效應1、壓電效應2、磁致伸縮效應3、飽和效應（核磁共振效應）1、吸附效應2、半導體表面場效應第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六§1。3新型敏感材料

半導體敏感材料

光導纖維高分子材料石英晶體-----傳感器技術的重要物質基礎本節(jié)和下一節(jié)可作為閱讀自學材料部分,內容在后面章節(jié)介紹第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六§1。4新加工工藝------新材料的應用引入了新工藝薄膜加工工藝2、化學氣相淀積(CVD)

1、濺射第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六

光學曝光微加工工藝

激光微細加工光纖制造技術

第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六第一章思考題本章結束

1.什么是光電導效應、光伏效應？兩者有什么區(qū)別？2、什么法拉第效應?利用該效應可測哪些參數(shù)？第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六鍺晶體中的正常鍵本征半導體和雜質半導體1本征半導體：純凈的無雜質的半導體導帶禁帶滿帶空穴電子電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2雜質半導體電子型（簡稱n型）半導體價帶導帶施主能級施主能級五價原子砷摻入四價硅中，多余的價電子環(huán)繞離子運動第27頁，共29頁，2023