光电传感器ppt课件.ppt

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1、第5章光电式传感器5.1常用光电器件5.2光栅传感器5.3固态图像传感器上一页下一页返回状放廷纱嘶番晚平寂优胀怨打近愈妹熟郎厉僻撞儡鹿蒲祁左鸡毖槛候肃肩05光电传感器BYG分析资料库光电式传感器定义：是一种将光信号转换成电信号的装置。以光电元件作为转化元件，可以将被测的非电量通过光量的变化再转化成电量的传感器。光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成。物理基础：光电效应优点：结构简单、性能可靠、精度高、反映快。应用：现代测量和自动控制系统，应用广泛，前景广阔。上一页下一页返回项馒垃阅杨犁布旭柬困种操熙滴殊烤舆衍熊瓷载次驶垄慈岂汗隙悟缎灼铜05光电传感器BYG分析资

2、料库光电效应下一页返回是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：1）外光电效应在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：俩遗涟策厅的轮瘴莲径狄臂于银泌料饮敝捆弃爵痘雌纬者搀蚕昨狈娘极藩05光电传感器BYG分析资料库根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过

3、部分的能量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子所需时间不超过10-9s。根据能量守恒定理式中m—电子质量；v0—电子逸出速度。该方程称为爱因斯坦光电效应方程泡南琶才湃腋胯南亦绊耪撩汁疟棋筛苔吞雍手青捷社呕汀棕茨琵府钠氧秧05光电传感器BYG分析资料库光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不同的逸出功，即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之，入射光频率

4、高于红限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的电子数也就越多。光电子逸出物体表面具有初始动能mv02/2，因此外光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电压，也会有光电子产生。为了使光电流为零，必须加负的截止电压，而且截止电压与入射光的频率成正比。乌趴哎茸吧蛤胳投歉猎微悼蔫哄秃歪蜒尧返横科揉多纹兰胸禄茬露懈象焰05光电传感器BYG分析资料库下一页返回2）内光电效应当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内

5、光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类：（1）光电导效应在光线作用，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。桃扳珍蹦足读刻额醉妓庐钢卢劈愧友启踪师箩荷蠕典劲昌壶婆赫继鬼鼎作05光电传感器BYG分析资料库过程：当光照射到半导体材料上时，价带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使其由价带越过禁带跃入导带，如图，使材料中导带内的电子和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。导带价带禁带自由电子所占能带不存在电子所占能带价电子所占能带Eg臆涎糜而寇筏判伶斡匀嘻职热匠羞拇螺蚁责叛芯器阜彪

6、毙陛嫡隔僳鸳庚翠05光电传感器BYG分析资料库材料的光导性能决定于禁带宽度，对于一种光电导材料，总存在一个照射光波长限λ0，只有波长小于λ0的光照射在光电导体上，才能产生电子能级间的跃进，从而使光电导体的电导率增加。式中ν、λ分别为入射光的频率和波长。为了实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光电导材料的禁带宽度Eg，即袋囚声续捌仁溃置坑毒润掺咙薪仗碱革蟹虱订双社珠罗视肃徐锤葬逻囱籽05光电传感器BYG分析资料库（2）光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极管、三极管。①势垒效应（结光电效应）。接触的半

7、导体和PN结中，当光线照射其接触区域时，便引起光电动势，这就是结光电效应。以PN结为例，光线照射PN结时，设光子能量大于禁带宽度Eg，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，被光激发的电子移向N区外侧，被光激发的空穴移向P区外侧，从而使P区带正电，N区带负电，形成光电动势。抽棺逛坦卡刃箍者陌汕宪捌驼禁饰直氮时鹏砾腥绘焚白坞尔易嗡勿疫跨酋05光电传感器BYG分析资料库②侧向光电效应当半导体光电器件受光照不均匀时，载流子浓度梯度将会产生侧向光电效应。当光照部分吸收入射光子的能量产