传感器与检测技术精品中职凤凰02 教案项目07 光电式传感器的应用.docx

《传感器与检测技术精品中职凤凰02 教案项目07 光电式传感器的应用.docx》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、项目七光电式传感器的应用一、教学目标1.了解光电效应。　2.了解各类光电元件。3.掌握各类光电式传感器的工作原理。4.掌握光电式传感器测量转速的方法。二、课时分配本项目共2个任务，本项目安排4课时。其中理论课时2课时，实践课时2课时。三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别各类光电式传感器能根据任务要求，正确安装光电式传感器，正确完成光电式传感器测量转速的电路接线，正确测量转速并且读数正确。的相关知识。通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。四、教学难点1.能识别各类光电

2、式传感器。2.能根据任务要求，正确安装光电式传感器。3.正确完成光电式传感器测量转速的电路接线。4.正确测量转速并且读数正确。五、教学内容任务一光电式传感器在转速检测中的应用知识链接一、光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。1

3、.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紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。2.内光电效应半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线越强，阻值越低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。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。具有光生伏特效应的光电器件有硅、硒、砷化镓、氧化铜、锗等材料做成的光电池。二、光电元件1.基于外光电效应的光电元

4、件（1）光电管光电管是基于外光电效应原理工作的光电元件。根据爱因斯坦光量子学说，一个光子的能量只能给一个电子，要使电子逸出物体表面，需对其做功A，以克服物体对电子的约束，A称为逸出功。设电子质量为m，逸出物体表面时的速度为υ，则电子的动能为。按照能量守恒与转换定律：根据上式电子能否逸出物体表面，取决于光子的能量是否大于该物体的表面逸出功。每种物体都有相对应的光频阈值，称为红限频率，用γ0表示。对于一定的物体，如果入射光的频率高于该物体的红限频率，会使照射的物体有光电子发射出来，光线越强，意味着入射的光子数目越多，逸出

5、的光电子数也就越多。电路中的光电流也越大。反之入射光的频率小于该物体红限频率，光子的能量不足以使物体内的电子逸出，光再强也不会产生光电效应。光电管是一个抽真空或充惰性气体的玻璃管，内部有光阴极K、阳极A，光阴极涂有光敏材料，如图所示。光电管的结构1—阳极2—光阴极3—玻璃外壳4—底座5—电极引脚6—定位销下图是光电管的符号及测量电路。当光线照射在涂在光阴极的光敏材料上时，如果光子的能量E大于电子的逸出功A（E＞A），会有电子逸出产生电子发射。电子被带有正电的阳极吸引，在光电管内形成电子流，电流在回路电阻R上产生正比于

6、电流大小的压降。光电管的符号及测量电路（2）光电倍增管光电管输出较小，实际应用中常采用光电倍增管。光电倍增管的电流是逐级增加的。由于光电倍增管具有放大作用，因此适于做灵敏的弱光探测器。如图所示在阳极和阴极之间有若干个光电倍增极(又称二次发射极)，涂有光敏物质。光电倍增管的结构和工作原理2.基于内光电效应的光电元件（1）光敏电阻如图（a）所示，在玻璃底板上涂一层对光敏感的半导体物质，并且在其两端引出梳状金属电极，然后在半导体上覆盖一层漆膜，并封装在玻璃管壳中就构成了光敏电阻。光敏电阻的图形符号如图（b）所示。光敏电阻构

7、成光敏电阻的材料主要是金属硫化物、硒化物、碲化物等半导体材料，光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可以加直流电压,也可以加交流电压。（2）光敏二极管光敏二极管是一种利用PN结的单向导电性工作的光电元件，与一般的二极管不同之处在于光敏二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方，以便接受光线照射，如图（c）所示。光敏二极管下图为光敏二极管的基本应用电路，PN结在电路中处于反向截止状态。光敏二极管的基本应用电路（3）光敏三极管光敏三极管有两个PN结，与普通三极管相似，如图（a）所示。光敏三极管当光线照射在基区和集电

8、结上，导致集电结附近产生较大的光电流，与普通三极管相似，集电极电流Ic是原始电流的β倍，所以光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极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。光敏三极管常见的应用电路如图所示。应用电路有时有些厂家还会把光敏三极管和一个普通的三极管组合成复合管形式，做在一个