自动检测技术(化工版）教案：第十章光电传感器(中职教育)

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1、自动检测技术（化工版）教案：第十章光电传感器＞教学要求1.了解光电效应的分类。2.熟悉光电元件的结构和工作原理及特性。3.熟悉光电元件的基本应用电路。4.掌握光电传感器的应用。5.掌握光电开关的结构和分类。＞教学手段多媒体课件、多种光电教具演示＞教学课时4学时＞教学内容本章简单介绍光电效应、光电元件的结构和工作原理及特性，着重介绍光电传感器的各种应用。第一节光电效应及光电元件光电效应的分类：1）在光线的作用下能使电子逸出物体表而的现彖称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。2）在光线的作用下能使

2、物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管及光敏品闸管等。3）在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现彖称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。（讨论3类效应的特点和原理有何不同）—、基于外光电效应的光电元件电子逸出金丿瓜农面的速度v可由能量守1H定律确定Ltm^=hf-W（10-1）（物理意义）二、基于内光电效应的光电元件（一）光敏电阻1.工作原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。2.光敏电阻的特性和参数(1)暗电阻(2)光电特性(3)响应时间3.关于照度

3、（举例说明教室和户外的照度）（二）光敏二极管、光敏三极管（实物接数字力用表，测光）1.光敏二极管结构及工作原理讨论光敏二极管结构与一般二极管不同Z处：将光敏二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方，可以直接受到光的照射（为什么？）。目前还研制出儿种新型的光敏二极管，它们都具有优界的特性。（1）PIN光敏二极管（2）APD光敏二极管（雪崩光敏二极管1.光敏三极管结构及工作原理及结构（讨论与普通三极管的界同点）光敏三极管有两个PN结。有电流增益，光照射在集电区。（三）光敏晶体管的基木特性1.光谱特性表10-1几种光敏材料的光谱峰值波长

4、材料名称GaAsPGaAsSiHgCdTcGeGalnAsPAlGaSbGainAsInSb峰值波长/um0.60.650.81〜21.31.31.41.655.02.伏安特性（讨论与普通三极管的异同点）硅光敏二极管工作在第三象限。流过它的电流与光照度成正比（间隔相当），而基本上与反向偏置电压&无关。光敏三极管在不同照度下的伏安特性与一般三极管在不同基极电流下的输出特性相似。2.光电特性光敏三极管的光电特性Illi线斜率较人，说明什么？其灵敏度较高。3.温度特性温度变化对亮电流影响不大，但对暗电流的影响非常大4.响应时间工业级硅光

5、敏二极管的响应时间为i（r5~io*7s左右，光敏三极管的响应时间比相应的二极管约慢一个数量级（比较）三、基于光生伏特效应的光电元件（实物演示）光电池能将入射光能量转换成电压和电流属于光生伏特效应元件。（一）结构工作原理及特性光电池的种类很多，有硅、神化镣、硒、氧化铜、错、硫化镉光电池等。其中应用最广的是硅光电池，这是因为它冇一系列优点：性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高、能耐高温辐射、价格便宜等。（二）光电池的基本特性1.光谱特性2.光电特性3.伏安特性4.光电池的温度特性5濒率特性第二节光电元件的基本应用电路—、光敏

6、电阻基本应用电路图10-20光敏电阻基本应用电路（比较）a）弘与光照变化趋势和同的电路b）弘与光照变化趋势相反的电路二、光敏二极管应用电路图10-21光敏二极管的一种应用电路三、光敏三极管应用电路光敏三极管在电路中必须遵守集电结反偏，发射结正偏的原则，这与普通三极管工作在放人区时条件是一样的。四、光电池的应用电路（了解）第三节光电传感器的应用分类：依被测物、光源、光电元件三者之间的关系，可为四种类型1）光源木身是被测物，被测物发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数（图a）2）恒光源发射的光通最穿过被测物，

7、一部分由被测物吸收，剩余部分投射到光电元件上，吸收量决定于被测物的某些参数（图b）3）恒光源发出的光通量投射到被测物上，然后从被测物表面反射到光电元件上，光电元件的输出反映了被测物的某些参数（图c）4）恒光源发出的光通量在到达光电元件的途中遇到被测物，照射到光电元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光电元件的输出反映了被测物的尺寸（图d）—、光源本身是被测物的应用实例（以下均演示）1•红外线辐射温度1.热禅电传感器在人体检测、报警屮的皿用（1）热释电效应（2）对信号处理电路的要求二、被测物吸收光通量的应川实例1•光电式浊度计1.烟雾报警器

8、物质在燃烧过程中一般冇下列现象发生：（1）产生热量，使环境温度升高（2）产生可燃性气体（3）产生烟雾（4）产生火焰三、被测物体反射光通量的应用实例1.反射式烟雾报警器2.光电式转速表3.色彩传感器四、被测物遮挡光通量的应用实例1.光电式带材跑偏检测