光电传感器(光电器件原理和特性1

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1、传感器技术韩君光敏传感器-理论内容光敏传感器光敏器件类型和原理常用光敏器件特性和基本应用光敏二极管光敏晶体管光敏电阻光敏传感器光敏传感器的工作原理是：把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光敏器件变换成电信号，检测电路对电信号进行处理。被测量的变化光信号的变化电信号的变化光敏传感器光敏传感器的构成：光源、光学通路、光敏器件、检测处理电路。常用光源：白炽灯、气体放电光源、LED、激光器（固体、气体、液体、半导体激光器）光敏传感器特点：非接触、响应快、性能可靠。光敏器件类型和原理光敏器件是把光信号转换为电信号的一种元器件，广泛应用于自动控制、安防、广播电视等领域。半导体光敏器件体积小

2、、重量轻、灵敏度高、功耗低、便于集成。光敏器件的工作基础是光电效应。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，被光激发产生的电子逸出物质表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象，称为内光电效应。光电效应外光电效应：物质吸收光子并激发出自由电子的现象。基于外光电效应的器件有光电管、光电倍增管。内光电效应：光电导效应：当入射光子射入到半导体时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其电导率增大。基于这种效应的器件有光敏电阻。光生伏特效应：在光作用下能

3、使物体产生一定方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、光敏三极管。检测对象可见光和不可见光，不可见光有紫外线和近红外线由于光的波长和电磁波的性质不同，要根据被检测对象的性质，即光的波长和响应速度来选择传感器常用光敏器件名称图形光谱特性工作方式光敏电阻可见光电阻变化光敏二极管可见光红外线电流变化光敏三极管可见光红外线电流变化器件介绍--光敏电阻图6.2-1硫化镉CdS，无光照时，载流子极少，电阻较大，随着光的照度增大，CdS材料中载流子浓度增加，电阻值变小。器件介绍--光敏电阻光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。无光照时,光敏电

4、阻值（暗电阻）很大,电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值（亮电阻）急剧减少,电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。光敏电阻特点光谱响应范围宽（特别是对于红光和红外辐射）；偏置电压低，工作电流大；动态范围宽，既可测强光，也可测弱光；光电导增益大，灵敏度高；无极性，使用方便；在强光照射下，光电线性度较差光电响应时间较长，频率特性较差。光敏电阻的主要参数暗电阻：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流。亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电

5、阻称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流。光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。（1）伏安特性（2）光照特性（3）光谱特性（4）响应时间和频率特性（5）温度特性光敏电阻的基本特性（1）伏安特性在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。使用时注意功率超过该值？（2）光照特性光敏电阻的光电流与光强之间的关系人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量光能量。光通量的用符号Φ表示，单位为流

6、明（lm）。（3）光谱特性光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的A=0.1nm=10^(-10)m念"埃"就是10的负10次方米（4）响应时间和频率特性光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。通常用响应时间t表示。（5）温度对光谱特性影响随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因此，采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的响应。A=0.1nm=10^(-10)m念"埃"就是10的负10次方米光的波长波長(nm)顏色區分100〜280紫外線UV-C280〜320紫外線UV-B燃燒光線320〜400紫外線UV-A老化光線400〜445紫色可見光445〜500青可

7、見光500〜575綠色可見光575〜585黃色可見光585〜620臭橙可見光620〜740紅色可見光740〜1500紅外線1500〜3000整個紅外線3000〜遠紅外線A=0.1nm=10^(-10)m念"埃"就是10的负10次方米光敏电阻应用电路光强度超限报警电路光控振荡电路用万用表或示波器观察光强度变化时U+、U-和Uo的变化Uo应用电路分析图1.34亮光报警电路P28图1.35标志灯电路P29器件介绍—光电二极管—概述光电二极管和普通二极管一样，也是