光电传感器ppt课件.ppt

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1、第八章光电传感器光是什么？光既是一种波，同时又是由一个个光子所构成。也就是具有波粒二象性。众所周知，光的量子学说最初是由A．Einstein于1905年在研究光电效应现象时提出来的。在爱因斯坦之前M·普朗克提出了能量子假设光----以光速运动的粒子流。单个光子能量：普郎克常数光波频率第八章光电传感器测量原理：利用光电效应实现测量。爱因斯坦是光电检测的先驱采用光电元件作为检测元件的传感器被称为光电传感器。光电传感器由光源、光学通路和光电元件组成。主要特点：精度高、反应快、非直接接触、结构简单、形式多样、应用广泛。第

2、一节光电效应与光电器件1.外光电效应：在光线作用下电子从物体表面逸出。爱因斯坦则是因为研究外光电效应现象并从理论上对其做出了正确的量子解释而获得了诺贝尔物理学奖。光电效应的定义及光电效应的分类2.内光电效应：在光线作用下物体的电阻率改变。3.光生伏特效应：在光线作用下物体具有发电能力。一、光电管、光电倍增管紫外线光电管一、光电管、光电倍增管利用外光电效应制成的光电器件。（一）光电管光输入阳极阴极电子逸出电输出光----以光速运动的粒子流。单个光子能量：普郎克常数光波频率光电管中的自由电子逸出条件：电子质量逸出初速

3、度逸出功光波频率即光波频率光波波长或光速光电管测量电路：可见，要使光电管中的自由电子逸出，频率不能太低，波长也不能太长。为入射光波长上限，也被称为“红限”。光电管阴极阳极电压输出光输入（二）光电倍增管光电倍增管具有放大光电子电流的能力。光电倍增管具有10---15级倍增电极，电位依次升高，使得阴极因接受光能而发射的电子逐级加速，且受光电子的数量逐级增多，形成较大的光电流。可用于微光测量。设单级的信号倍增率为，则多级的倍增率为。光输入阳极阴极-++++---+-++-+--光电倍增管测量电路：直流电源光线输出电压阴

4、极阳极二、光敏电阻光敏电阻二、光敏电阻（一）工作原理：由半导体材料构成，利用内光电效应而工作。光敏电阻当光线照射时，因材料中的电子—空穴对增加，其电阻值会变小，当光照消失时，电阻会恢复原值。这种现象被称为光导效应。光敏电阻没有极性，纯粹是电阻器件，即可以加直流电压，也可以加交流电压工作。光照电路符号（二）特性参数1.暗电阻与亮电阻暗电阻-----在室温且全暗条件下测得的稳定电阻。例如MG41-42型光敏电阻的暗阻大于等于0.1兆欧。亮电阻-----在室温且一定光照条件下测得的稳定电阻。例如MG41-42型光敏电阻

5、的亮阻小于等于1000欧。光敏电阻接在电路上，亮电流（大）与暗电流（小）之差被称为光电流。光敏电阻的亮电阻越小，暗电阻越大，灵敏度越高。光照度小光照度大2.伏安特性曲线正常工作电压受耗散功率的限制。3.光电特性曲线----光照度与光电流之间的关系。光电特性曲线光照度光电流光电特性为非线性，不宜做检测元件，一般做光电开关。1勒克斯＝1流明每平方米常见发光的大致效率（流明/瓦）白炽灯15日光灯50　　太阳灯94钠灯120　　节能灯60-80　　白色LED80-200　　LED80-130光照度，单位：lx光通

6、量，单位：lm光谱特性灵敏度光波波长硫化镉硫化铊硫化铅（紫外---紫----红----红外）4.光谱特性曲线----入射光频率与灵敏度之间的关系。选光敏电阻时应当把元件和光源结合起来考虑5.频率特性曲线----光频率与灵敏度之间的关系。光敏电阻具有时延性，不能用在要求快速响应的场合。6.温度特性曲线----温度对光谱特性的影响。三、光敏晶体管光敏二极管红外发射、接收对管红外发射管红外接收管光敏三极管三、光敏晶体管——基于内光电效应（一）工作原理1.光敏二极管：正常情况下，PN结反向是不导通的。当被光线照射时，PN

7、结反向导通，可以感测光信号。NP电路符号结构示意基本电路2.光敏三极管：正常情况下，给PNP型三极管的集电极和发射极之间加正向电压，一个PN结（集电结）不导通，另一个PN结（发射结）导通。但当集电结被光线照射时，集电结会反向导通，造成三极管中出现放大电流，集电极和发射极之间导通。也可以感测光信号。无光照无输出有光照有输出+-（二）基本特性1.光谱特性：一定照度下,光波波长与光敏管灵敏度的关系。2.伏安特性:不同照度下,输出电压—电流关系。硅管锗管光谱特性（紫外---紫----红----红外）伏安特性光照度小光照度

8、大3.光电特性：光照度--输出电流关系。一般光照加强电流增大。光敏二极管的线性度较好，光敏三极管会饱和。4.温度特性:一定照度下温度--电流关系。对亮电流、暗电流、输出电流影响程度不同。温度对亮电流小，对暗电流影响显著。5.频率特性:输入的调制光频率与输出灵敏度的关系。温度特性输出电流暗电流频率特性输出灵敏度四、光电池光敏面四、光电池（一）工作原理光生伏特效应。结构特点：