第3章网络安全

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1、第三章光电传感器本章学习光电效应、光电元件的结构、工作原理、特性以及光电传感器的各种应用。7/15/202111905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得1921年诺贝尔物理学奖。7/15/202123.1光电效应与光电传感器用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf的光子的轰击。由于光线照射，引起材料内部的载流子和迁移率改变，从而导致材料电导率变化的现象称为光电效应。外光电效应：在光线的作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。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。7/15/20213紫外光电管当入射紫外线照射

2、在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。紫外线7/15/20214内光电效应：在光线的作用下，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，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。1)光电导效应在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，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。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，这种现象叫做光生伏特效应。基于这种效应的光电器件有光电池和光敏

3、二极管、光敏三极管。7/15/202153.2光敏电阻当光敏电阻受到光照时，阻值减小。光敏电阻是基于光电效应制成的光敏元件，内部电阻随光照射变化。7/15/20216有一个光感应窗，如果照射在感应窗上的光照强度发生变化，它的阻值就会随之变化。光敏电阻功能：把光照强弱转换为光电阻的大小。用途：做光控制用，测光照强度。光敏电阻在电路图中的图形符号：光敏电阻功能演示：当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）7/15/20217光敏电阻的基本应用电路——串联电路a）UＯ与光照变化趋势相同的电路b）UＯ与光照变化趋势相反的电路7/15/20218光

4、敏电阻的基本应用电路——桥式电路电桥平衡条件RGRC=RARB检测灵敏度由RB/RC决定RB=RC时灵敏度最高7/15/202193.3光电二极管光电二极管也叫光敏二极管。光电二极管是一种将光能量变换为点能量的器件，它基于半导体的光生伏特效应。将光电二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。7/15/202110光电二极管外形光电二极管阵列包含1024个InGaAs元件的线性光电二极管阵列，可用于分光镜。7/15/202111红外发射管红外接收管红外发射/接收对管外形PIN光电二极管PIN光电二极管是在P区和

5、N区之间插入一层电阻率很大的I层，从而减小了PN结的电容，提高了工作频率。7/15/202112APD光电二极管（雪崩光电二极管）雪崩光电二极管对光电流具有放大作用，具有高信噪比、高响应速度等特点，可广泛应用于微光信号检测、长距离光纤通信、激光测距、激光制导等光电信息传输和光电对抗系统。7/15/202113光电二极管的反向偏置接法在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。7/15/202114光电二极管

6、的反向偏置接线图及光电特性演示在没有光照时，由于二极管反向偏置，反向电流（暗电流）很小。当光照增加时，光电流IΦ与光照度成正比关系。光电二极管的反向偏置接法UO+—光照7/15/202115光敏二极管应用电路利用反相器可将光敏二极管的输出电压转换成TTL电平。7/15/2021163.4光电晶体管光电晶体管又称光敏三极管，由两个PN结构成。与普通三极管相似，有电流增益，灵敏度比光电二极管高。多数光电晶体管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，所以其外型与光敏二极管相似，从外观上很难区别。7/15/202117光电晶体管类型光敏三极管有PNP型和NPN型两种。其结构与一般三

7、极管相似，只是它的发射极一边做的很大,以扩大光的照射面积，且基极不接引线。当集电极加上正电压，基极开路时，集电极处于反向偏置状态。PPNNNPebbcRLEecNNP7/15/202118a)内部组成b)管芯结构c）结构简化图1—集电极引脚2—管芯3—外壳4—玻璃聚光镜5—发射极引脚6—N+衬底7—N型集电区8—SiO2保护圈9—集电结10—P型基区11—N型发射区12—发射结光电晶体管内部结构7/15/202119光电晶体管基本工作电路a)发射极输出形式b)集电极输出形式要求入