光电式传感器(2)

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1、第9章光电式传感器9.1概述l光电式传感器是将光能转化为电能的传感器，称为光电器件，它的物理基础是光电效应；l用光电式传感器测量非电物理量时，先将非电物理量的变化转换为光量的变化，再用光电式传感器进行测量；l外光电效应：它是物体表面在光照时，有电子逸出物体表面的现象，其光电器件有光电管和光电倍增管；l内光电效应：它是物体在光照时，其电阻发生变化的现象，其光电器件有光敏电阻；l阻挡层光电效应（光伏效应）：它是物体在光照时，将产生一定方向电动势的现象，其光电器件有光电池、光敏晶体管；l光电器件具有响应快、结构简单、可靠性高等特

2、点。阴极：光照时表面逸出电子阳极：正电位吸引阴极逸出的全部电子光照真空9.2光电管l真空光电管原理：l真空光电管伏安特性：IU光通量电流只与光通量有关与电压无关l充气光电管原理：阴极：光照时表面逸出电子阳极：正电位吸引电离负电粒子，排斥正电粒子电子轰击惰性气体电离产生大量正负带点粒子惰性气体光照l充气光电管伏安特性：IU光通量电流只与光通量有关与电压无关电流与光通量和电压都有关l光电倍增管原理：光电效应二次电子效应二次电子效应二次电子效应微弱光l光电倍增管伏安特性与光电管的伏安特性基本相同。9.1光敏电阻l光敏电阻原理：光

3、电导体（半导体）光照下载流子增加电阻率下降Il光敏电阻结构原理：光电导体电极1电极2l光敏电阻特点：光电阻无极性、灵敏度高、体积小、重量轻、性能稳定（老化以后）、光谱特性好（从紫外直到红外）、但性能受潮湿影响大，可以用玻璃密封解决。l光敏电阻的主要参数：²暗电阻：室温和无光照条件下的电阻值，越大越好，一般为；²亮电阻：室温和某一光照条件下的电阻值；越小越好，一般白昼约为；²暗电流：室温和无光照条件下通过的电流，与外加电压有关；²光电流：亮电流减去暗电流，与外加电压有关，越大越好，它越大灵敏度越高。l光敏电阻的伏安特性：线性

4、无饱和，但有功耗限制。功耗l光敏电阻的光照特性：I光通量特性为非线性，一般只作开关式光电信号传感器无光时电阻很大，电流很小相对灵敏度硫化镉硫化铊硫化铅l光敏电阻的光谱特性：光敏电阻对不同波长的光有不同的灵敏度。相对灵敏度上升时间下降时间l光敏电阻的响应时间和频率特性：光敏电阻的响应时间一般为，它与材料和光照强度有关，光照越强响应时间越短，频率特性越好。温度硫化镉光照一定l温度对光敏电阻值的影响：相对灵敏度硫化铅l温度对光敏电阻的光谱特性的影响：9.1光敏二极管和晶体管NPIUPn结无光照时反向电流很小，Pn结有光照时产生大

5、量载流子，反向电流随光通量变化而变化。l光敏二极管原理：NPU无光照时无基极电流，有光照时相当于有基极电流，放大倍产生集电极电流。Nl光敏晶体管原理：9.1光电池NPIU热运动作用多子扩散l光子能量在结区激发电子-空穴对l电子-空穴对在结电场作用下产生漂移l电子-空穴漂移积累产生电动势l电动势在外电路形成电流扩散产生结电场结电场阻止扩散结电场作用少子漂移l光电池原理：9.2光电式传感器的应用l模拟式光电传感器的应用接差动放大器温度补偿光电池光照接受光电池光源，通过光学系统设计可以改变光源位置透镜工件位置变化透镜光电池l脉冲

6、式光电传感器的应用电机数字频率计光源光电器件放大整形电路调制齿轮盘