传感器技术第6讲光电式传感器

《传感器技术第6讲光电式传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6讲光电式传感器内容：一、光电器件的基本概念；二、光电池；三、红外传感器；四、光电传感器应用举例。目的：1、了解光电式传感原理和结构；2、掌握光电式传器的特点及应用知识。第6课光电式传感器1、什么是光电式传感器？以光电器件作为转换元件的传感器称光电式传感器。2、用途主要用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。第6课光电式传感器3、特点光电式传感器具有非

2、接触、响应快、性能可靠等特点。因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电式传感器的进一步应用开创了新的一页。第6课光电式传感器4、外形特征第6课光电式传感器4、外形特征第6课光电式传感器4、外形特征第一节光电器件的基本概念光电器件—是将光能转换为电能的一种传感器件，它是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件工作的物理基础是光电效应。什么是光电效应?在光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生电效应现象，如导电率变化、释放电子和产生电动势等。释

3、放的电子叫光电子，能产生光效应的物质叫电材料。第一节光电器件的基本概念光电效应分为以下三种类型：1、内光电效应--在光线作用下，物体的电导性能改变的现象称为内光电效应。如光敏电阻2、外光电效应--在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。如光电管、光电倍增管3、光生伏特效应--在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应，即阻挡层光电效应。如光电池、光敏晶体管。第一节光电器件的基本概念一、光敏电阻传感器(一)光敏电阻的结构与工作原理结构：它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质，半导体的两

4、端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接人电路。为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。第一节光电器件的基本概念一、光敏电阻传感器(二)光敏电阻的主要参数(3)1．暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。2．亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。3．光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。第一节光电器件的基本概念一、光敏电阻传感器(三)光敏电阻的基本特性（3点）1．伏安

5、特性在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。第一节光电器件的基本概念一、光敏电阻传感器(三)光敏电阻的基本特性2．光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与人射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。0.65um1.05um2.3um第一节光电器件的基本概念一、光敏电阻传感器(三)光敏电阻的基本特性3．温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应，同时，光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要改变，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和光敏晶体管(一)

6、光敏二极的管结构光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射结构外形符号第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和光敏晶体管第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和光敏三极管(二)光敏二极管的原理当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此光敏二极管在不受光照射时，处于截止状态，受光照射时，处于导通状态。第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和光敏三极管(

7、三)光敏三极管的结构与原理光敏晶体管与一般晶体管相似，具有两个PN结，只是它的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。光敏二极管和光敏三极管的材料几乎都是硅(si)结构外形符号e第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和光敏三极管(三)光敏三极管的结构与原理光照射在发射极e与基极b之间的PN结附近便产生光电流(几微安，相当于三极管的基极电流)，于是在集电极c与基极b之间的PN结能产生几毫安电流(相当于三极管的集电极电流)。光电三极管的通频带较窄，不如光电二极管性能稳定，但灵敏度高。第一节光电器件的基本概念二、光敏二极管和

8、光敏三极管(四)基本特性1．光谱特性从曲线可以看出，硅的峰值波长约为0．9um，锗的峰值波长约为1．5um，此时灵敏度最大，而当入要射光的波长增加或缩短时，相对灵敏度也下降。一般来讲，锗管的暗电流较大，因此性能较差，故在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外光进行探测时，则锗管较为适宜。第一节光电器件的基本概念二、光敏