光电式传感器94165.pptx

2.1 光电效应概述;若物体中电子吸收的入射光的能量足以克服逸出功A0时，电子就逸出物体表面，产生电子发射。故要使一个电子逸出，则光子能量hν必须超出逸出功A0 ，超过部分的能量，表现为逸出电子的动能。即;二.内光电效应;一. 普通光电管;二. 光电倍增管;2.主要参数;2）阴极灵敏度和总灵敏度; 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电池在有光线作用下实质就是电源, 电路中有了这种器件就不需要外加电源。 一.结构与工作原理 光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。 它实质上是一个大面积的PN结, 当光照射到PN结的一个面, 例如p型面时, 若光子能量大于半导体材料的禁带宽度, 那么p型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴, 电子空穴对从表面向内迅速扩散, 在结电场的作用下, 最后建立一个与光照强度有关的电动势。 ;二. 光电池的基本特性;2. 光照特性;3.温度特性;;2.路灯控制器;2.4 光敏电阻;2. 光敏电阻的工作原理;3． 光敏电阻的主要参数 １） 暗电阻 光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。  ２） 亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 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。 ;4． 光敏电阻的基本特性 1） 伏安特性：在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系 ①一定光照，R一定，I正比于U。 ②一定电压，I随着光照E增强而增大。 E↑→R↓→I↑。;2) 光照特性（I～E）;3） 光谱特性（Kr %） 光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性。 亦称为光谱响应。;4） 温度特性 温度变化影响光敏电阻的光谱响应。 硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线, 它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动。因此, 硫化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件下使用。 对于可见光的光敏电阻, 其温度影响要小一些。  ;5.光敏电阻的应用;2.环境照度监视器;3.带材跑偏检测仪;2.5 光敏二极管与三极管;没有光照射时，处于反向偏置的光敏二极管，工作于截止状态, 这时只有少数载流子在反向偏压的作用下，渡越阻挡层，形成微小的反向电流即暗电流。这时反向电阻很大。 当光照射在PN结上时, 光子打在PN结附近, PN结附近产生光生电子和光生空穴对。从而使P区和N区的少数载流子浓度大大增加，因此在反向外加电压和内电场的作用下,P区的少数载流子渡越阻挡层进入N区， N区的少数载流子渡越阻挡层进入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，形成光电流。这时二极管处于导通状态。光的照度越大, 光电流越大。;2.光敏二极管的基本特性;2）伏安特性;3）光照特性;4）温度特性;3.光敏二极管的应用;2）光强测量电路;二. 光敏三级管;2.光敏三极管的基本特性;2）温度特性与光照特性;3.光敏三极管的应用;2.转速传感器;2.6光电耦合器件;②对系统内部噪声有很强的抑制作用。 发光二极管为电流驱动元件，动态电阻很小，对系统内部的噪声有旁路作用。（滤除噪声）;二. 光电开关 光电开关在制造业自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可实现限位控制、产品计数, 料位检测，越限安全报警及计算机输入接口等用途。  1.光电开关结构 透射式和反射式的光电开关。 利用输出电平的状态判断有无被测物。;2. 基本电路（透射式） 如图（a)(c)无被测物，输出高电平；有被测物，输出低电平。(b)无被测物，输出低电平；有被测物，输出高电平。;2.7 色敏光电传感器;2.基本特性;2）短路电流比－波长特性;3.色敏光电传感器的应用;2.8 红外光传感器;二.红外光传感器的工作原理与结构;1.热释电效应;由实验证实，电阻上压降的变化为;2.单元件热释电传感器的结构和等效电路;3. 双元件（双元型）红外传感器;三. 红外光传感器的应用;2.卫生间节水控制器;3.红外测温仪;4.红外气体分析仪;2.9 固态CCD图像传感器;一. 电荷耦合器件 (CCD);1. MOS光敏单元的结构及原理;A、势阱的产生 MOS的金属电极加正压，电极下的P型硅区域内空穴被赶尽，留下带负电荷的负离子，其中无导电的载流子，形成耗尽层。它是电子的势阱。势阱的深浅取决于U的大小。;B、电荷的存储 势阱具有存储电荷的功能，势阱内所吸收的光生电子数量与入射到势阱附近的光强成正比。 CCD器件将物体的光像形成对应的电像时，就是CCD器件中上千个相互独立的MOS单元势阱中存储与光像对应的电荷量。;2. 读出移位寄存器;A、电荷的定向转移 当外加电