传感器-第2章(光电式)ppt课件.ppt

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1、第2章光电式传感器11、什么是外光电效应、光电管？对不同频率的光，其光子能量是不同的，频率越高，光子能量越大。用光照射某物体，可以看作物体受到连串能量为hν的光子所轰击，组成该物体的材料吸收光子能量发生相应电效应的物理现象称光电效应。在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管等。第2章光电式传感器1紫外管外形当入射紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。紫外线第2章光电式传感器1外光电效应光电管的

2、外形如图8-1所示，光电阴极K和光电阳极A封装在真空玻璃管内。当入射光线穿过光窗照到光电阴极上时，由于外光电效应，光电子就从极层内发射至真空。在电场的作用下，光电子在极间作加速运动，最后被高电位的阳极接收，在阳极电路内就可测出光电流，其大小取决于光照强度和光阴极的灵敏度等因素。如果在外电路中串入一只适当阻值的电阻，则电路中的电流便转换为电阻上的电压。电流或电压的变化与光成一定函数关系，从而实现了光电转换，如图8-2所示。第2章光电式传感器1图8-1光电管的结构图8-2符号和测量电路电子逸出金属表面的速度可由能量守恒定律定义式中——电子质量

3、；——金属材料(光电阴极)逸出功。第2章光电式传感器22、什么是光电倍增管？光电管的灵敏度较低，在微光测量中通常采用光电倍增管，如图8-3所示。光电倍增管由真空管壳内的光电阴极、阳极以及位于其间的若干个倍增极构成。工作时在各电极之间加上规定的电压。当光或辐射照射阴极时，阴极发射光电子，光电子在电场的作用下逐级轰击次级发射倍增极，在末级倍增极形成数量为光电子的106～108倍的次级电子。众多的次级电子最后为阳极收集，在阳极电路中产生可观的输出电流。光电倍增管主要应用于紫外/可见/近红外光光度计，旋光仪、糖度计，发光分光光度计等。第2章光电式

4、传感器2光电倍增管3、什么是内光电效应、光敏电阻？在光线作用下能使物体电阻率发生变化的现象称为内光电效应，也称光电导效应。当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）第2章光电式传感器3光敏电阻光敏电阻是一种利用光敏感材料的内光电效应(光导效应)制成的光电元件。它具有精度高、体积小、性能稳定和价格低等特点，所以被广泛应用在自动化技术中作为开关式光电信号传感元件。第2章光电式传感器3第2章光电式传感器3在无光照射时，光敏电阻呈高阻，回路中仅有微弱的暗电流通过。在有光照射时，光敏材料吸收光能，使电阻率变小

5、，呈低阻态，从而在回路中有较强的亮电流通过。光照越强，阻值越小，亮电流越大。如果将该亮电流取出，经放大后即可作为其他电路的控制电流。当光照射停止时，光敏电阻又逐渐恢复原值呈高阻态，电路又只有微弱的暗电流通过。图8-44、光电二极管、光电三极管的结构？光电特性？将光敏二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。第2章光电式传感器4光敏二极管光敏二极管在电路中的符号如图8-5所示。光敏二极管的PN结装在透明管壳的顶部，可以直接受到光的照射。使用时要反向接入电路中，即正极接电

6、源负极，负极接电源正极。即光敏二极管在电路中处于反向偏置状态。无光照时，与普通二极管一样，反向电阻很大，电路中仅有很小的反向饱和漏电流，称暗电流。(a)结构模型和符号(b)基本电路图8-5光敏二极管第2章光电式传感器4光敏三极管外形第2章光电式传感器4伏安特性曲线图8-6紫外线光电管的伏安特性1—低照度时的曲线；2—紫外线增强时的曲线指当入射光的频谱及光通量一定时，光电流与阳极电压之间的关系称伏安特性。如图8-6所示当阳极电压UA小于Umin时，光电流I∮随UA的增高而增大；当UA大于Uz时，I∮将急剧增加。只有当UA在中间范围时，光电流

7、I∮才比较稳定。故光电管的阳极电压应选择在UQ附近。第2章光电式传感器4光敏三极管内部结构a)内部组成b)管芯结构c）结构简化图1—集电极引脚2—管芯3—外壳4—玻璃聚光镜5—发射极引脚6—N+衬底7—N型集电区8—SiO2保护圈9—集电结10—P型基区11—N型发射区12—发射结第2章光电式传感器4光电特性0光照光电流光敏三极管光敏二极管3000lx4mA请判断灵敏度的高低0.3mAIΦE第2章光电式传感器4光电器件的应用(a)被测物是光源(b)被测物吸收光通量(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量图8-41模拟式光电传感

8、器几种常见形式第2章光电式传感器55、请举光源本身是被测物的光电传感器应用实例。光电池（外加柔光罩）被测物是光源，它可以直接照射在光电元器件上，也可以经过一定的光路后作用到光电元器件上，光电元