自动检测技术全套配套课件3版宋文绪ppt 第八章.ppt

《自动检测技术全套配套课件3版宋文绪ppt 第八章.ppt》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8章光电检测主要通过光电转换元件将光能转换成电能。利用光电效应原理制成的，有外光电效应的光电管和光电倍增管；内光电效应的光敏电阻、光导管；阻挡层光电效应的光敏二级管、光敏三级管及光电池等。新发展的光电转换元件主要有光电耦合器件和电荷耦合器件（CCD）等，除具有直接检测光信号外，还可间接测量温度、压力、速度及位移等多种物理量，具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和抗干扰能力强等优点。本章介绍光电效应及光电器件、光电耦合器件及CCD电荷耦合器件。8.1光电效应及光电器件8.1.1外光电效应及器件在光线作用下能使电子逸出物体

2、表面的现象称外光电效应。1、光电管及其特性结构如图8.1光电效应及光电器件伏安特性光电特性光谱特性8.1光电效应及光电器件2、光电倍增管它由光阴极K、光阳极A和若干个倍增极D1，D2，…，Dn等三部分组成。光阴极是由半导体光电材料锑铯做成。倍增极通常是在镍或铜－铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的。8.1光电效应及光电器件若在各倍增极上均加上一定的电压，并且电位逐级升高，即阴极电位最低，阳极电位最高。当有入射光照射时，阴极发射的光电子以高速射到倍增极D1上，引起二次电子发射，这样在阴极和阳极的电场作用下，逐级产生二次电子发射。电

3、子数量迅速递增，如此不断倍增，阳极最后收集到的电子数将达到阴极发射电子数的105～108倍。即光电倍增管的放大倍数可达几十万到几百万倍。最后被阳极Ａ吸收，形成很大电流。与普通光电管相比，其灵敏度可提高10９倍以上，光电倍增管的光谱特性与相同材料的光电管的光谱特性很相似。8.1光电效应及光电器件8.1.2内光电效应及器件在光线作用下，能使物体的电阻率发生改变的现象称内光电效应。1、光敏电阻的工作原理及结构光敏电阻是由绝缘底座、半导体薄膜和电极三部分组成，金属电极与半导体层应保持着很好的电接触，再将金属电极与引出线端相连接，光

4、敏电阻就通过引出线端接入电路。8.1光电效应及光电器件2、光敏电阻的主要参数暗电阻和暗电流、亮电阻和亮电流、光电流3、光敏电阻的基本特性伏安特性、光照特性、光谱特性8.1光电效应及光电器件8.1.3阻挡层光电效应及器件在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势现象称为。1、光电池及特性光电池的结构及原理8.1光电效应及光电器件光谱特性光照特性8.1光电效应及光电器件2、光敏晶体管及特性(1)光电二极管和光电三极管8.1光电效应及光电器件(2)基本特性光谱特性伏安特性光照特性8.2光电耦合器件是由发光源和光敏器件封装在一个外

5、壳内组合而成的转换元件，发光源的管脚为输入端，而连续光敏元器件的管脚为输出端。8.2.1光电耦合器件的结构和原理金属密封型和塑料密封型。8.2光电耦合器件8.2.2光电耦合器件的组合形式8.2光电耦合器件8.2.3光电耦合器件的特性曲线光电耦合器的输入量是直流电流IＦ，而输出量也是直流电流IＣ。从图中可以看出，该器件的直线性较差，但可采用反馈技术对其非线性失真进行校正。8.2光电耦合器件8.2.4光电耦合器件的应用光电耦合器实际上是一个电量转换器，由于它实现了电隔离，提高了抗干扰性能，并且由于它具有单向信号传输功能，因而有

6、脉冲转换和直流电平转换特性。因此，它特别适用于在数字逻辑电路的开关信号传输、计算机、工业控制机中作为二进制的输入、输出信号传输。在逻辑电路中可作为隔离器件还可作为不同逻辑电路间的接口；在电源电路中，可作为反馈单元以提高电压稳定度；在显示系统中，作为输入信号与高压间的隔离元件等。8.3电荷耦合器件（CCD）功能是把光学信号转变成视频信号输出。8.3.1CCD的基本工作原理主要是信号电荷的产生、存储、传输和检测。ＣＣＤ有两种基本类型，一是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道ＣＣＤ（ＳＣＣＤ）

7、；二是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向传输，这类器件称为体沟道或埋沟道器件（ＢＣＣＤ）。8.3电荷耦合器件（CCD）1、CCD光敏元件工作原理P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子。当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，带负电的电子则被吸引到紧靠SiO2层的表面上来。这种现象便形成对电子而言的陷阱，电子一旦进入就不能复出，故又称电子势阱。8.3电荷耦合器件（CCD）2、电荷转移原理转移脉冲

8、电压图中φ1，φ2，φ3是相位依次相差120o的三个脉冲源，其波形都是前缘陡峭后缘倾斜。8.3电荷耦合器件（CCD）电荷转移过程8.3电荷耦合器件（CCD）3、CCD的输入输出结构电荷注入：在电荷注入CCD中，有光电注入和电注入两种。光电注入即光照射在金属电极附近，产生的光电子被电极下势阱吸收，完成了电