[初中教育]41 光电效应和光电器件120.pptVIP

4.1 光电效应和光电器件 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 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 光电管 4.1.2 光电倍增管 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。 4.1.3 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 1. 光敏电阻的工作原理及结构 光敏电阻的结构 2． 光敏电阻的主要参数 （1）暗电阻和暗电流 光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。一般在兆欧数量级.此时流过的电流，称为暗电流。 （2）亮电阻 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，一般在几千欧以下.此时流过的电流称为亮电流。 （3）光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。 3．光敏电阻的基本特性 （1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性 （1）伏安特性 （2）光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系 （3）光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的 （4）响应时间和频率特性 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。 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响应。 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 1． 工作原理 2． 基本特性 1． 工作原理 结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中 在电路中一般是处于反向工作状态的 光敏晶体管 与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。 2． 基本特性 （1）光谱特性 （2）伏安特性 （3）光照特性 （4）温度特性 （5）频率响应 （1）光谱特性 入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降 （2）伏安特性 （3）光照特性 （4）温度特性 其暗电流及光电流与温度的关系 （5）频率响应 具有一定频率的调制光照射时，光敏管输出的光电流(或负载上的电压)随频率的变化关系 4.1．5 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。 2． 基本特性 (1) 光谱特性 (2) 光照特性 (3) 频率响应 (4) 温度特性 (5) 稳定性 （1）光谱特性 光电池对不同波长的光，灵敏度是不同的 (2)光照特性 不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的。 光电池的短路电流 外接负载电阻相对于它的内阻来说很小情况下的电流值。 (3)频率响应 指输出电流随调制光频率变化的关系 (4)温度特性 开路电压和短路电流随温度变化的关系。 关系到应用光电池的仪器的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标 (5)稳定性 当光电池密封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电池的性能是相当稳定的 硅光电池的性能比硒光电池更稳定 影响性能和寿命因素： 光电池的材料及制造工艺 使用环境条件 伏安特性曲线 频率特性曲线 频率特性曲线 温度变化对元件特性的影响 4.1．6 光电式传感器的应用 模拟式传感器 脉冲式传感器 一、光电式传感器的基本组成 1、光源 （被测量X1直接对光源作用，使光通量Φ1的某一参数发生变化）