光电阴极灵敏度和光电倍增管的总灵敏度.ppt

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1、2021/7/211第7章光电式传感器2021/7/212引言光电式传感器是把被测物理量的变化先转换成光信号的变化，然后再通过光电转换元件把光信号变换成电信号的一种传感器。光电式传感器的测量方法灵活多样，并且具有使用方便、非接触、高精度、高分辨力、高可靠性和反应快等一系列优点，因而发展十分迅速，而且随着激光、光栅、光导纤维、CCD等器件的相继问世，光电传感器在检测及自动控制领域中得到了更广泛的应用。2021/7/2137.1.1光电效应所谓光电效应是指在光的照射下一些金属、金属氧化物或半导体材料释放电子的现象。

2、光子是具有一定能量的微粒，是以光速运动的粒子流。每一个光子都具有一定的能量，它的能量大小E与其频率成正比。7.1光电传感器2021/7/2147.1.1光电效应光电效应分为内光电效应和外光电效应。当物体在光的作用下所释放的电子没有逸出物体表面，而只在物体的内部运动并使物体的电学特性发生变化的现象叫做内光电效应，内光电效应多产生于半导体材料内。当物体在光的作用下使物体中的电子从物体表面逸出的现象，叫做外光电效应，外光电效应多发生于金属或金属氧化物内。2021/7/215特点光的波长越短，即频率越高，其光子的能量也

3、越大；反之，光的波长越长，其光子的能量也就越小。不同颜色的光子由于其光波频率不同其能量也是不同的，绿光光子比红光光子具有更多的能量，照射在物体上可看作是一连串具有能量为E的粒子轰击在物体上。光子与物质间的连接体是电子。2021/7/2167.1.2外光电效应器件光电管2021/7/2177.1.2外光电效应器件光电管的伏安特性曲线2021/7/2187.1.2外光电效应器件光电管的光照特性2021/7/2197.1.2外光电效应器件光电管的光谱特性曲线2021/7/21107.1.2外光电效应器件光电倍增管20

4、21/7/21117.1.2外光电效应器件光电倍增管的工作原理基于外光电效应、二次电子发射和电子光学基础上。在光电倍增管的各倍增电极D1、D2、D3…和阳极上，依次有逐渐增高的正电压，即阴极电位最低，从阴极开始，各个倍增电极的电位依次升高，阳极电位最高，而且相邻两极之间电压应使二次发射系数大于1。在入射光作用下，光电阴极发射的光电子在D1电场作用下，以高速向倍增电极D1打去，产生二次发射，于是更多的二次发射电子又在D2电场作用下，射向第二倍增电极，激发更多的次发射电子，如此下去，一个光电子将激发更多的二次发射电

5、子，如此不断倍增，最后阳极收集到的电子数将达到阴极发射电子数的105～106倍，即光电倍增管的放大倍数可达到几万倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就比普通光电管高几万到几百万倍。因此，在很微弱的光照下，光电倍增管也能产生很大的光电流。2021/7/21127.1.2外光电效应器件光电倍增管的主要参数（1)倍增系数M。（2)光电阴极灵敏度和光电倍增管的总灵敏度。2021/7/21137.1.3内光电效应器件光电倍增管的主要参数（1）倍增系数M。（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管的总灵敏度。2021/7/21141．光

6、敏电阻光敏电阻又称光导管，是一种均质半导体光电元件。它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、重量轻、机械强度高、耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等特点2021/7/2115（1）光敏电阻的原理和结构。光敏电阻受到光照时，由于内光电效应，因而其导电性能增强而电阻R0值下降，所以流过负载电阻RL的电流及其两端电压会发生变化。一般而言，光线越强，电流越大。当光照停止时，光电效应会立即消失，电阻又恢复原值。2021/7/2116光敏电阻当光敏电阻受到光照时，阻值减小。2021/7/2117（2）光敏电阻的基本特性和

7、主要参数。光敏电阻的伏安特性。光敏电阻的伏安特性2021/7/2118光敏电阻的频率特性光敏电阻的光谱特性。2021/7/2119光敏电阻的频率特性暗电阻、亮电阻与光电流。光敏电阻在受到光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。在没有受到光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流被称为暗电流。2021/7/2120光敏电阻的温度特性。2021/7/21212．光敏晶体管光敏晶体管包括光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管，它们的工作原理是基于内光电效应。光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高，但频率特性较差，目前

8、广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电机转速的检测、光电读出装置等场合。光敏晶闸管主要应用于光控开关电路2021/7/2122（1）光敏晶体管结构与工作原理①光敏二极管。通常处于反向偏置状态。当没有光照射时，其反向电阻很大，反向电流很小，这种反向电流称为暗电流。1—负极引脚2—管芯3—外壳4—玻璃聚光镜5—正极引脚6—N型衬底7—SiO2保护圈8—SiO2透明保护层9