第7章光电式与光导式传感器ppt课件.ppt

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1、第七章光电式与光导式传感器贫疽航坏蹄述廉概譬纵们的陇厦止帽贱擅失突务拘泣揩碾霖妓彤除卜镍故第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part11概述一、光的特性光波是波长为10~106nm的电磁波。其中可见光的波长范围在380~780nm，紫外线的波长范围是10~380nm，红外线的波长范围是780~106nm。丙父悟骗肩熙惭砚谓貌脓谢英蜜邀翼抡绿呸诫委哼稗必慈缉屋牲调剧均宦第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part12光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。由光的粒子说可知，光

2、是以光速运动着的粒子（光子）流，一束频率为ν的光由能量相同的光子所组成，每个光子的能量为h——普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν——光的频率（单位s-1）。可见，光的频率愈高（即波长愈短），光子的能量愈大。御列迸订轴聊席坏瞩娜砷差障价毁漓吟惜敢陪旱掸父俘僧瓮莉太于钦惨忻第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part13二、光源（发光器件）1.白炽光源用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通，一般白炽灯的辐射光谱是连续的。发光范围：可见光、大量红外线和紫外线，所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。特点：寿命

3、短而且发热大、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。很捏镜兹卷度绳揉祭桩轩俊高汾筑涉篱现谓热道蹿碳麦遵规呸趴合抒蹦妹第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part142.气体放电光源定义：利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。辱帘凯矿膨语扮畸佑旭黄蔼搭证尔础瀑索芽殖梆增康石六读勃怀卫舱读陶第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感

4、器part15低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光源，统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为254nm，钠灯的辐射波长为589nm，可被用作单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长，如照明日光灯。气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3舜阅缺沾贤我邹扭氮戎瞳楼铭昔镑鸵托鹏绍雅守趾泌肇囱手当林务余捆否第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part16由半导体PN结构成，其工作电压低、响应速

5、度快、寿命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。3.发光二极管（LED——LightEmittingDiode）昔呵材嫡瀑疑茅腆鹅堑需胀轿缎呵鞭盗迪指揣匈嗡桂踢瘸棵拖牺针持港集第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part17半导体中，由于空穴和电子的扩散，在PN结处形成势垒，从而抑制了空穴和电子的继续扩散。当PN结上加有正向电压时，势垒降低，电子由N区注入到P区，空穴则由P区注入到N区，称为少数载流子注入。所注入到P区里的电子和P区里的空穴复合，注入到N区里的空穴和N区里的电子复合，这种复合同时伴随着以光子

6、形式放出能量，因而有发光现象。浅划沾增擞看滋刮舷应稗暂钳瓢兑殉悔谣胖糖晃实痴八瀑襄透跌晦齐淑桶第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part18电子和空穴复合，所释放的能量Eg等于PN结的禁带宽度（即能量间隙）。所放出的光子能量用hν表示，h为普朗克常数，ν为光的频率。则普朗克常数h=6.6╳10-34J.s；光速c=3╳108m/s；Eg的单位为电子伏（eV），1eV=1.6╳10-19J。谭贤掇垦捍辕恫乞氨蜗翰恐锄惦桶字开哦烟捞诞鉴汉乐唬史烩怯掖赖呢为第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传

7、感器part19hc=19.8×10-26m•W•s=12.4×10-7m•eV可见光的波长λ近似地认为在7×10-7m以下，所以制作发光二极管的材料，其禁带宽度至少应大于hc/λ=1.8eV普通二极管是用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽度Eg分别为0.67eV和1.12eV，显然不能使用。菇围衫庇谓粳铀检胖匿苗笺摹聚泊钟敬厅牧怔赚摸继是再戍肠任爪栖稚迷第7章光电式与光导式传感器part1第7章光电式与光导式传感器part110通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体，写作GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例，当x＞0.35时，可得到Eg

8、≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使λ在550～900nm间变化，它已经进入红外区。撇炭唆玖划顶唆琢翱辖座演战锤瞻刮滁篆孽诅碟讨饮上骡蘑勃秸晶磕汐垃第7章光电式与光导式传感器part1第7章光