《传感器第二章》PPT课件

《《传感器第二章》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章光敏传感器PHOTOSENSORS1、光敏传感器----用光照射材料后材料本身的电学性质发生变化制成的器件。感应光信号的材料称为----光电材料对光信号的变化反应迅速，并将光信号转变为电信号；2、∵光信号具有粒子性，光子具有一定的能量（hγ），∴光敏传感器是将光能变换为相应电能的装置，又称光电式传感器；3、∵它们还是探测光信号的器件，也称为光电探测器。定义：-----通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其原理是基于一些物质的光电效应。----是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外

2、、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。光谱:光波：波长为10—106nm的电磁波可见光：波长380—780nm紫外线：波长10—380nm，波长300—380nm称为近紫外线波长200—300nm称为远紫外线波长10—200nm称为极远紫外线，红外线：波长780—106nm波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线波长超过3μm的红外线称为远红外线。光谱分布如图所示。远紫外近紫外可见光近红外远红外极远紫外0.010.11100.050.55波长/μm波数/cm-1频率/Hz光子能量/eV1061051041035×1055×1045×103

3、10155×101410145×10131001015050.55×101510163×1018光的波长与频率的关系由光速确定，真空中的光速c=2.99793×1010cm/s，通常c≈3×1010cm/s。光的波长λ和频率ν的关系为ν的单位为Hz，λ的单位为cm。νλ=3×1010cm/s二、红外热释电探测器：对光谱中长波（红外）敏感的器件。红外光电器件---光电效应红外器件和热释电器件三、固态图像传感器：结构上分为两大类，一类---用CCD的光电转换和电荷转移功能制成的CCD图像传感器，一类---用光敏二极管与MOS晶体管构成的将光信号变成电

4、荷或电流信号的MOS图像传感器，又称自扫描光电二极管列阵（SSPA）。四、光纤传感器：是唯一的有光源的光敏传感器一、光电效应传感器：用光敏材料的光电效应制成的光敏器件。分为外光电效应和内光电效应器件按工作原理将光敏传感器分为四类：CCD传感器光敏传感器反射式光敏传感器光敏传感器(Photosensors)2.1外光电效应及器件photoemissiveeffectanditsdevices2.2光电导效应器件及其应用Photoconductoranditsapllication2.3光生伏特效应器件Photovoltaiceffectdevic

5、e2.4红外热释电器件Infrareddischargedevice2.5固态图像传感器Solidimagesensors2.6光纤传感器Fiberopticsensors2.7新型光传感器New-typlephotosensors2.1外光电效应及器件photoemissiveeffectanditsdevices2.1.1外光电效应photoemissiveeffect2.1.2光电发射二极管photoemissivecell2.1.3光电倍增管photoemissivemultiplier2.1.4光电倍增管在闪烁计数器中的应用Applic

6、ationofphotoemissivemultipliertoscintillationcountor2.1.1外光电效应一、原理：在光照下某些材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象----称为外光电效应（光电发射效应）。爱因斯坦假设：一个电子只能吸收一个光子，一部分能量用以克服物质对电子的束缚（表面逸出功φ），一部分转化为电子的能量，且此过程必须满足能量守恒定律：若电子得到的能量全都变为电子的动能，光电子的最大动能为：表明，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与入射光的强度无关？二、实验总结2、光电流随光强的变化曲线：在足够的外加E下

7、，若入射光的频率一定或频谱成分不变时，饱和光电流（IL）与光强成正比。∵入射光强越大，光子数越多，发射的电子数越多，即单位时间内通过单位面积的电量越大。1、检测装置：发射材料上放一电子接收板连成一光电发射检测装置，测定逸出电流随光强度和光频率的变化。3、存在一个极限频率γ0：若入射光子能量hγ小于hγ0，即λ>λ0时，无论光强多大都无光电子发射，光电流为0。证明爱因斯坦假设…，电子吸收hγ0后能量完全用于克服表面逸出功，此波长为阈波长：4、逸出电子的最大能量：给光电发射材料加反压，以阻止电子运动到吸收板上，测出无电子到达时的电压。若光子的波长或频

8、率不变，光强增加只是照射材料的光子数目增多，逸出电子的最大能量保持不变。光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功