4.1光电效应和光电器件案例.pptVIP

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 光电池 有光线作用下实质上就是电源，电路中有了这种器件就不再需要外加电源。 1. 工作原理 2．基本特性 1. 工作原理 直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的pn结。当光照射到pn结上时，便在pn结的两端产生电动势(p区为正，n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。 光电式传感器 工作原理：把被测量的变化转换成光信号的变化，然后 通过光电转换元件变换成电信号。 辐射源 光学通路 光电元件 光电式传感器方框图 光电效应 ？ 物理学中认为光是由分离的能团——光子组成 波 粒子 能量： 所谓光电效应是物体吸收能量为E的光后所产生电效应 根据爱因斯坦的假设，一个光子的能量只能给一个电子，因此，要使一个电子从物质的表面逸出，光子的能量E必须大于该物质表面的逸出功A0，即 4.1 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 光电式传感器的应用 4.1.1 外光电效应（光电发射型） 在光线作用下使电子逸出物体表面的现象。 如光电管、光电倍增管 内光电效应（光电导型） 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等 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。 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 4.1 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 光电式传感器的应用 4.1.2 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 光电倍增管的结构 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σn 4.1 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 光电式传感器的应用 1. 光敏电阻的工作原理及结构 当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加 光敏电阻的结构 1.玻璃 2.光电导层 3.电极 4.绝缘衬底 5.金属壳 6.黑色绝缘玻璃 7.引线 光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响，因此要将光电导体严密封装 在带有玻璃的壳体中。 半导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层。光敏电阻的电极一般采用梳状，可提高光敏电阻的灵敏度。 （1）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 在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。 2．光敏电阻的基本特性 （2）光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系 由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件， 一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。 （3）光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的 （4）响应时间 光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。 光敏电阻的频率特性 不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间，所以它们的频率特性也就不尽相同。 （5）温度特性 光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。 硫化镉光敏电阻的温度特性 温度系数: 在一定光照下，温度每变化1℃， 光敏电阻阻值的平均变化率 温度对光谱特性影响 随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因此，采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的