5.光电导器件.pptVIP

温度特性 以室温的相对光电导率为100%,光敏电阻的相对光电导随温度升高而下降； 光电响应随温度变化教大；(应予制冷以提高稳定性) 噪声特性 光敏的电阻的噪声主要有：热噪声、产生复合噪声和1/f噪声； 热噪声：光敏电阻内载流子的热运动产生的噪声，(Johnson noise)由热力学和统计物理学，有： 低频情况下，ωτ01： 高频情况下， ωτ01: ,随调制频率f的升高而减小； 随光敏电阻的阻值升高而降低； 噪声特性 产生复合噪声：与平均电流ī有关，数学表达为： ,τ1载流子跨越电极所需的漂移时间；当ωτ01时，产生复合噪声可简化为： 1/f噪声：光敏层内微粒的不均匀或体内存有杂质，产生微火花放电现象，电爆脉冲引起的低频噪声。 ，c1材料有关常熟；b近似为1的系数；  f光的调制频率 噪声特性 综上，光敏电阻的噪声均方根： 不同的器件影响不同：1，几百Hz内，1/f噪声为主；2，随频率升高，产生复后噪声变显著；3，频率很高时，以热噪声为主； 光敏电阻的变换电路电路 光敏电阻的阻值随入射辐射改变，但需把电阻的变换转换成电流或电压信号的变化； 基本偏置电路()；恒流电路()；恒压电路()； 光敏电阻的应用举例－照明灯控制 组成：半波整流滤波； 测光与控制； 执行电路； 暗光下，光敏电阻阻值大，继电器绕组电流小，常闭 亮光下，光敏电阻阻值小，继电器绕组电流大，断开 实际使用中需考虑改进； 光敏电阻的应用举例－火焰探测 PbS，亮电阻0.2MΩ；暗电阻1MΩ； 恒压偏置电路：输出与光电阻阻值无关，与灵敏度正比； 火焰‘跳变’?光敏电阻接收，C2耦合到后继放大电路； 光电导器件 光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光电探测器，所谓光电导效应是当材料受到光辐射后，材料的电导率发生变化的现象。 对于每一种半导体或绝缘体来说，它们都有一定的光电导效应，但只有其中一部分材料经过特殊处理，掺进适当杂质，才有明显的光电导效应。现在使用的光电导材料有Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族化合物，硅、锗以及一些有机物等。 最常用的光电导器件是光敏电阻，有以下特点： 光谱响应范围宽，尤其是对红光和红外辐射有较高的响应度。 偏置电压低，工作电流大。 动态范围宽，既可测强光，也可测弱光。 光电导增益大，灵敏度高。 光敏电阻无极性，使用方便。 光敏电阻的结构 光敏电阻是在一块均质光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内而成的 光敏电阻的结构 光敏电阻在微弱辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比；在强辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l的二分之三次方成反比；都与两电极间距离l有关。 光敏电阻的分类 光敏电阻分为两类--本征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻，前者只有当入射光子能量hυ等于或大于半导体材料的禁带宽度Eg 时才能激发一个电子-空穴对，在外加电场作用下形成光电流，后者光子的能量hυ只要等于或大于ΔE(杂质电离能)时，就能把施主能级上的电子激发到导带而成为导电电子，在外加电场作用下形成电流。 由于电子的迁移率比空穴大，而且用n 型半导体材料制成的光敏电阻性能较稳定，特性较好，故目前大都使用n型半导体光敏电阻。为了减少杂质能级上电子的热激发，常需要在低温下工作。 光敏电阻的工作原理 光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时两电极可加直流电压，也可加交流电压。无光照时，光敏电阻的阻值很大，电路中电流很小。接受光照时，由光照产生的光生载流子迅速增加，它的阻值急剧减少。在外电场作用下光生载流子沿一定方向运动，在电路中形成电流，光生载流子越多电流越大。 光电导体具有一定的热激发载流子浓度，其相应的暗电导率为有光照时产生的光生载流子浓度用Δn和Δp表示。光照稳定情况下的电导率为：得到光电导率为在电场强度的作用下,短路光电流密度为光照的增加，电导率增加了，光电流也增加 已知电流密度，可知电流： 无光照时，光敏电阻的暗电流 ： 有光照时，光敏电阻的光电流Ip与L的平方成反比。因此在设计光敏电阻时为了既减小电极间的距离L，又保证光敏电阻有足够的受光面积； 光敏电阻特性参数--光电导灵敏度Sg Sg=光电导/照度；(西门子/勒克斯 ) 光电导增益 表示长度为L的光