第八章 光電傳感器

8.1光電傳感器的基本效應(yīng)8.2外光電效應(yīng)光電器件

8.3光電導(dǎo)效應(yīng)及光電元件8.4光電伏特效應(yīng)及光電元件8.5CCD圖像傳感器8.6應(yīng)用光路第八章光電傳感器8.1光電傳感器的基本效應(yīng)1、光電傳感器：被測量光量光電元件電量2、光與物質(zhì)作用三種效應(yīng)光電效應(yīng)：

熱釋電效應(yīng)：

波動(dòng)相互作用：光子與電子作用

熱轉(zhuǎn)換成電

光電場感應(yīng)電信號3、半導(dǎo)體光電效應(yīng)本征半導(dǎo)體：Si、Ge滿帶空帶h

電子和空穴一樣多的半導(dǎo)體成為本征半導(dǎo)體

Eg=1.14eV1090nm4、外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)：電子吸收光子后不能躍出半導(dǎo)體如：光電導(dǎo)和光生伏特（太陽能電池）外光電效應(yīng)：電子吸收光子而逃逸出半導(dǎo)體表面如：光電倍增管、光電管8.2外光電效應(yīng)光電器件

1．光電效應(yīng)2、光電倍增管光子Φ光電流iΦ二次電子(σ)電流i陰極陽極電子加速激發(fā)二次電極系數(shù)(σ)i=iΦσnUsc=iR=iΦσn

R光電倍增管優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)一般用于微弱光輸入、要求反映速度很快的場合優(yōu)點(diǎn)：放大倍數(shù)很高線性好頻率特性好缺點(diǎn)：體積大高壓：數(shù)百伏至1kV的直流電壓供電光譜分析設(shè)備,接收設(shè)備：光電倍增管/CCD8.3光電導(dǎo)效應(yīng)及光電元件滿帶空帶h

Eg=1.14eV1090nm光照后電導(dǎo)率（電阻）發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為光電導(dǎo)現(xiàn)象；光電導(dǎo)器件常稱為光敏電阻。光敏電阻電阻光照關(guān)系：暗電阻值很大大多數(shù)超過1M歐姆一、光敏電阻的結(jié)構(gòu)和原理1、分類：紫外光敏電阻：紅外光敏電阻：可見光光敏電阻：硫化鎘（CdS）及硒化鎘（CdSe）硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛、銻化銦等用于：導(dǎo)彈制導(dǎo)，人體探測等硒、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅等可用于：照相機(jī)自動(dòng)曝光、煙霧報(bào)警2、結(jié)構(gòu)與表示符號光敏電阻結(jié)構(gòu)三、光敏電阻特性1、暗電阻、亮電阻和光電流光敏電阻未受光照時(shí)的電阻稱為暗電阻，此時(shí)電流稱為暗電流；（兆歐量級）光敏電阻受到光照時(shí)的電阻稱為亮電阻，此時(shí)電流稱為亮電流。（千歐量級）2、光敏電阻的伏安特性3、光敏電阻的光照特性4.光敏電阻的光譜特性對不同波長的光，光敏電阻的靈敏度不一樣5.光敏電阻的溫度特性硫化鉛的光敏溫度特性曲線峰值隨著溫度升高而想短波長移動(dòng)8.4光電伏特效應(yīng)及光電元件一、光電二極管光電二極管(a)結(jié)構(gòu)原理；（b）外形；(c)電路符號體積小、頻率特性好、但弱光下靈敏度低光電二極管二、光電池光電池是有源器件,這種器件受到光照時(shí)就產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢,不需要外部電源供電。

硒光電池、氧化亞銅光電池、硫化鉈光電池、硫化鎘光電池、鍺光電池、硅光電池、砷化鎵光電池等1、結(jié)構(gòu)接到外電路中可以直接產(chǎn)生電流，不需電源硅光電池2、光電池的特性1）光譜響應(yīng)特性硅光電池：峰值800nm,范圍：450nm～1100nm硒光電池：峰值540nm,范圍：340nm～750nm2）光電池的光照特性A短路電流V開路電壓電流源電流源？電壓源3）光電池的動(dòng)態(tài)特性（頻率特性）硅光電池可用于高速計(jì)數(shù)斬波頻率4）光電池的溫度特性：溫度漂移8.5CCD圖像傳感器CCD：電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice）MOS：金屬-氧化物-半導(dǎo)體（100nm）MOS電容電子“勢阱”

電荷轉(zhuǎn)移CCD單色相機(jī)CCD彩色相機(jī)基于三棱鏡的彩色相機(jī)基于拜耳濾光片的相機(jī)8.6常用光路被測量光量光電元件電量1、光電傳感器：2、反射式：反射法測量原理檢測表面粗糙度和缺陷2、透射式透射法測量原理測量孔徑和狹縫寬度總結(jié)外部光電效應(yīng)和內(nèi)部光電效應(yīng)光電倍增管光敏電阻光電二極管光電池CCD作業(yè)：1、推導(dǎo)此電路的放大倍數(shù)（詳細(xì)過程）2、當(dāng)通過霍爾元件的控