光电效应和光电器件ppt课件.ppt

《光电效应和光电器件ppt课件.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、光电式传感器原理首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电器件变换成电信号。辐射源光学通路光电器件输出被测量被测量特性频谱宽、非接触测量、体积小、重量轻等1光源光源是光电式传感器的一个组成部分，大多数光电传感器都离不开光源。热辐射光源气体放电光源电致发光器件激光器2一、热辐射光源原理：热物体都会向空间发出一定的光辐射特点：物体温度越高，辐射能量越大代表：白炽灯、卤钨灯34二、气体放电光源原理：电流通过气体会产生发光现象特点：改变气体成分、压力、电流、阴极材料和放电电流的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体代表：日光灯56三、电致发光器件原理

2、：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光特点：体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快代表：发光二极管7四、激光器定义：能够产生光受激辐射放大现象的器件特点：单色性好、方向性好、亮度高分类：固体激光器、气体激光器、半导体激光器、液体激光器84.1光电效应和光电器件外光电效应:在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如光电管、光电倍增管内光电效应:在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等属于这类光电器件。阻挡层光电效应(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。如光电池、光敏晶体管等91.外光电效应一束光是由

3、一束以光速运动的粒子流组成的，这些粒子称为光子。光子具有能量，每个光子具有的能量由下式确定：E=hυ式中：h——普朗克常数=6.626×10-34(J·s)υ——光的频率（s-1）。光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）。10所以光的波长越短，即频率越高，其光子的能量也越大；反之，光的波长越长，其光子的能量也就越小。在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、

4、光电倍增管等。光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光子轰击物体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功A0时，电子就会逸出物体表面，产生光电子发射，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。11式中：m——电子质量；v0——电子逸出速度。上式为爱因斯坦光电效应方程式,由式可知：光子能量必须超过逸出功A0，才能产生光电子；入射光的频谱成分不变，产生的光电子与光强成正比；光电子逸出物体表面时具有初始动能，因此对于外光电效应器件，即使不加初始阳极电压，也会有光电流产生，为使光电流为零，必须加负的截止电压。根据能量守恒定理12在光线作用下，物体的导电性能发生

5、变化或产生光生电动势的效应。光电效应又有以下两类：（2）内光电效应又称光电导效应。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，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。（3）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称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。13光电效应和光电器件4.1.1光电管4.1.2光电倍增管4.1.3光敏电阻4.1.4光敏二极管和光敏晶体管4.1.5光电池4.1.6光

6、电式传感器的应用上一页下一页返回144．1．1光电管当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。上一页下一页返回15真空光电管的伏安特性充气光电管的伏安特性充气光电管:构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高.所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差上一页下一页返回164．1．2光电倍增管在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小，光电倍增管：放大光电流组成：光电阴极+若干倍增极+阳极上一页下一页返回17光电倍增管的结

7、构与工作原理光电阴极　　光电倍增极　　　阳极倍增极上涂有Sb-Cs或Ag-Mg等光敏材料，并且电位逐级升高阴极发射的光电子以高速射到倍增极上，引起二次电子发射二次电子发射系数σ=二次发射电子数／入射电子数若倍增极有n，则倍增率为σni为光电阴极的光电流上一页下一页返回18几种光电倍增管的外形194．1．3光敏电阻1.光敏电阻的工作原理及结构2．光敏电阻的主要参数3．光敏电阻的基本特性上一页下一页返回20光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光

8、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