4-8910光电、霍尔、数字传感器.pptVIP

二、光电管 光电管是利用外光电效应制成的光电元件。? 光电管是一种具有悠久历史的光传感器。光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管,有很多种。图中左边的一种,光电阴极是在玻璃管内壁涂上阴极涂料构成的;右边的一种,光电阴极是在玻璃管内装入涂有阴极涂料的柱面形极板构成的。 1. 光谱特性 当入射光的波长增加时,相对灵敏度要下降,这是因为光子的能量太小,不足以激发出电子--空穴对。当入射光波长太短时相对灵敏度也下降,这是因为光子在半导体表面附近激发的电子—空穴在半导体表面附近便被吸收,不能达到PN结。 材料不同,响应的峰值波长也不同。因此,应根据光谱特性来确定光源和光电器件的最佳匹配。 一般来讲，锗管的暗电流较大,因此性能较差,故在可见光或探测赤热状态物体时,一般都用硅管。但对红外光进行探测时,则锗管较为适宜。 2、光照特性 光照特性反映集电极输出电流IC和照度EC之间的关系。三极管的光照特性曲线线性不太好,在大电流时有饱和现象。光电二极管在反向偏压的作用下,光照特性曲线有良好的线性。 3、伏安特性 光电三极管的光电流比相同管型的二极管大好几十倍,而且在零偏压时,二极管有光电流输出(如(a)所示),而三极管没有(如(b)所示)。 三、 光敏电阻 光敏电阻的工作原理是基于光电导效应:在无光照时,光敏电阻具有很高的阻值;在有光照时,当光子的能量大于材料禁带宽度,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,激发出可以导电的电子-空穴对,使电阻降低;光线愈强,激发出的电子-空穴对越多,电阻值越低;光照停止后,自由电子与空穴复合,导电性能下降,电阻恢复原值。制作光敏电阻的材料常用硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）、硫化铅（PbS）、硒化铅（PbSe）和锑化铟（InSb）等。 光敏电阻具有灵敏度高,光谱响应范围宽,体积小,重量轻,机械强度高,耐冲击,抗过载能力强,耗散功率大,以及寿命长等特点。 由于光电导效应只限于光照表面的薄层,一般都把半导体材料制成薄膜,并赋予适当的电阻值,电极构造通常做成梳形。这样,光敏电阻电极之间的距离短,载流子通过电极的时间Tc少,而材料的载流子寿命τc又比较长,于是就有很高的内部增益G,从而可获得很高的灵敏度。 为了避免外来干扰,外壳的入射孔用能透过所需光谱光线的透明保护窗(如玻璃),有时用专门的滤光片作保护窗。光敏电阻管芯怕潮湿,为了避免受潮,光电半导体严密封装在壳体中或在其表面涂防潮树脂涂料。 1、 光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系,称为光敏电阻的光照特性。不同类型的光敏电阻,光照特性不同。但多数光敏电阻的光照特性类似于图中的曲线形状。 2、光谱特性 光敏电阻的光谱灵敏度和峰值波长与所采用材料、掺杂浓度有关。由图可见,硫化镉光敏电阻的光谱响应峰值在可见光区域,接近人的视觉特性;而硫化铅在红外区域。在选用光敏电阻时,应和光源的光谱特性相匹配,以取得好的效果。 3、 伏安特性 在一定照度下,光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系,称为伏安特性。 在给定的偏压下,光照度越大,光电流也越大;在一定的光照度下,电压越大,光电流越大,且没有饱和现象。 但是不能无限制地提高电压,任何光敏电阻都有最大额定功率、最高工作电压和最大额定电流。超过最大工作电压和最大额定电流,都可能导致光敏电阻永久性损坏。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的,而光敏电阻的耗散功率又与面积大小以及散热条件等因素有关。 4、 响应时间和频率特性 在阶跃脉冲光照射下,光敏电阻的光电流要经历一段时间才达到最大饱和值,光照停止后,光电流也要经历一段时间才下降到零。这是光电导的驰豫现象,通常用响应时间来描述。响应时间又分为上升时间t1、t2和下降时间t1′、t2′。 常用时间常数τ来描述响应时间的长短。产品说明中也往往给出时间常数的值,多数光敏电阻时间常数在10-6～1s数量级。 实验表明:光敏电阻的响应时间与前历时间有关,在暗处放置时间越长,响应时间越长;响应时间也与照度有关,照度越大,响应时间越短。 由于不同材料的光敏电阻有不同的响应时间,因而它们的频率特性也不相同。即相对光谱灵敏度与照度调制频率的关系曲线。在光电器件中,光敏电阻的响应速度最慢,因此,利用其作开关元件仅适用于低速的情况。 5、 温度特性 光电流随温度升高而减小。 温度变化不仅影响灵敏度、暗电阻,而且对光敏电阻的光谱特性也有很大影响,随温度升高,峰值波长向短波方向移动。因此,对光敏电阻灵敏面降温可提高对长波长的响应。 6、 稳定性 初制成的光敏电阻,光电性能不稳定,需进行人工老化处理,即人为地加温、光照和加负载,经过一至二星期的老化,使其光电性能趋向稳定。人工老化后,光电性能就基本上不变了。 四、 光电池 光电池的工作原理是基于光生伏特效应的。光电