第二节 光敏传感器.ppt

从传感器的角度看光电效应可分为二大类型。 1．外光电效应 指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管和光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光阴极就是用具有这种特性的材料制造的。 由上式可知： ① 存在红限频率：小于红限频率，光强再大也不会产生光电子发射。 ② 入射光谱成分不变，光强越强，光电流越大。 ③ 光电子逸出后，有初始动能；且光频越高，光电流越强。 2．内光电效应 指在光的照射下，材料的电阻率发生改变或产生光生电动势的现象。可分为两种形式：光电导效应和光生伏特效应。 （1）光电导效应：在光线作用下，半导体产生电子－空穴对，电导率会发生显著变化，这种现象称为光电导效应。光敏电阻即属此类。 （2）光生伏特效应：利用光势垒效应，即在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。常见器件有：光电池、光敏二极管、光敏三极管等。 二、光电管和光电倍增管 1.光电管 2.光电倍增管 主要用于高精度的分析仪器，可将微小光电电流进行放大。 (1) 构造原理 假设一个电子打出个二次电子，则： 由于 受光通量 控制， 受电压U控制；所以，阳极电流受电压和光通量控制。 (2) 应用 三、光敏电阻 又称光导管，是一种均质半导体光电器件。光敏电阻是用具有内光电效应的光导材料制成的，为纯电阻元件，其阻值随光照增强而减小。 优点：灵敏度高，体积小、重量轻，光谱响应范围宽，机械强度高、耐冲击和振动，寿命长。 缺点：使用时需要有外部电源，同时当有电流通过它时，会产生热的问题。 1.结构原理 为了提高光敏电阻的灵敏度，应尽量： ①减小电极间的距离，增大灵敏面积； ②采用光敏电阻薄膜上蒸镀金属形成梳状电极。 常用材料有：硫化镉（CdS）和硒化镉(CdSe）。 2.主要参数和基本特性 （1）主要参数：暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流。 亮电阻与暗电阻之差越大，性能越好。 （2）光照特性：光照曲线呈非线性，不宜作为材料元件。 （3）光谱特性：应将光源和元件的光谱特性结合考虑。 （4）伏安特性：电压、电流都不能超过额定值。 （5）频率特性：频率特性较差。 （6）稳定性：经老化处理后，达到稳定值，寿命几乎无限长。 （7）温度特性：温度升高，灵敏度下降。常进行降温处理，以提高灵敏度。 3.应用 四、光电池 光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。 1.结构原理 当受到光照后，PN结吸收光子；若能量超过禁带宽度，产生电子空穴对，在内电场作用下，形成电动势。 常用光电池有：硒光电池、硅光电池、砷化镓光电池。 2.基本特性 （1）光照特性：光生电势、光电流与照度的关系。开路电压与照度有非线性关系，短路电流与照度成线性关系。 （2）光谱特性： （3）频率特性： (4)温度特性：应采用恒温措施和补偿措施。 3. 应用 （1）太阳电池电源 2.路灯光电自动开关 五、光敏二极管与光敏三极管 当二极管和三极管的PN接受到光照射时，通过PN结的电流将增大。光敏二极管和光敏三极管则必须使PN结能受到最大的光照射。结构如图所示： 应用 光电路灯控制电路 光电式烟尘浓度计 * 光照特性 光谱特性 伏安特性 频率特性 稳定性 温度特性 带材跑偏检测装置 光电池的结构和符号 硅光电池 硒光电池 光敏二极管 光敏三极管 *