检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第六章　.ppt

《检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第六章　.ppt》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、第六章　光电传感器第一节　光电效应及光电元件第二节　光的产生和常见光源第三节　光电传感器的类型及应用第四节　CCD图像传感器概述第五节　电荷耦合器件(CCD)第六节　CCD的主要特性第七节　CCD应用举例光电式传感器概念光电式传感器（或称光敏传感器）是利用光电器件把光信号转换成电信号（电压、电流、电阻等）的装置。按工作原理分类光电效应传感器红外热释电探测器固体图像传感器光纤传感器2021年7月24日2第一节光电效应及光电元件光电器件是将光能转变为电能的一种传感器件。是构成光电式传感器的主要部件。光电器件工件的物理基础

2、：光电效应。光电效应分为：内光电效应、外光电效应2021年7月24日3外光电效应当光照射到金属或金属氧化物的光电材料上时，光子的能量传给光电材料表面的电子，如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量，电子会克服正离子对它的吸引力，脱离材料表面而进入外界空间，这种现象称为外光电效应。即外光电效应是在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。根据外光电效应做出的光电器件有光电管和光电倍增管。2021年7月24日4光电管2021年7月24日5光电倍增管2021年7月24日6内光电效应内光电效应是指在光线作用下，物体的导电性能发生变

3、化或产生光生电动势的现象这种效应可分为因光照引起半导体电阻率变化的光电导效应和因光照产生电动势的光生伏特效应两种2021年7月24日72021年7月24日8光电导效应在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低的现象。如光敏电阻。光生伏特效应在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池。内光电效应分类2021年7月24日9一、光敏电阻传感器（一）光敏电阻的结构和工作原理AE电极半导体玻璃

4、底板RLEIRG光敏电阻的结构与电路连接2021年7月24日10如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小：2021年7月24日11光敏电阻具有很高的灵敏度、很好的光谱特性、很长的使用寿命、高度的稳定性能、小的体积及工艺简单，故应用广泛。当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。光敏电阻又称光导管是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，使用时

5、既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。2021年7月24日122021年7月24日13（二）光敏电阻的主要参数和基本特性1、暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流光敏电阻在未受到光照时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流为暗电流。在受到光照时的电阻称为亮电阻，

6、此时的电流称为亮电流。亮电流与暗电流之差为光电流。2021年7月24日14（2）光照特性用于描述光电流与光照强度之间的关系。多数是非线性的。不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光电转换器。0.050.100.150.200.2500.20.40.60.81.0光通量/lm光电流/mA光敏电阻的光照特性2021年7月24日15（3）光谱特性硫化镉的峰值在可见光区域，硫化铅的峰值在红外区域。图8-3光敏电阻的光谱特性0500100015002000250020406080100硫化镉硫化铊硫化铅入射光波长/nm相对灵敏度

7、/%故选用时要把元件和光源结合起来考虑。2021年7月24日16(4)伏安特性所加的电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大。0102030405050100150200250I/μAU/V图8-2光敏电阻的伏安特性500mW101x1001x10001x2021年7月24日17（5）频率特性时间常数：光敏电阻自停止光照起，到电流下降为原来的63%所需要的时间。入射光调制频率/Hz相对灵敏度/%01010210310420406080100硫化镉硫化铅图8-12光敏电阻

8、的频率特性多数光敏电阻的时间常数都很大。2021年7月24日18(6)温度特性峰值随温度上升向波长短的方向移动。2040608010001.02.03.04.05.0λ/μm相对灵敏度（%）+20ºC-20ºC图8-13光敏电阻的光谱温度特性2021年7月24日19初制成的光敏电阻，由于电阻体与其介质的作用还没有达到平衡，性能不稳定。但在人工加