(2024版)光电式传感器(共38张).pptVIP

光电式传感器

光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。应用：1、光量变化的非电量；2.能转换成光量变化的其他非电量。特点：非接触、响应快、性能可靠。被测量的变化光信号的变化电信号的变化

光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式,即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、。

8.1概述8.1.1光的特性光波是波长为10~106nm的电磁波。1000,000nm10nm780nm380nm可见光红外光紫外光性质:光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。

1905年，爱因斯坦提出了光子假设：光在空间传播时，是不连续的，也具有粒子性，即一束光是一束以光速运动的粒子流，爱因斯坦把这些不连续的量子称为光量子”。1926年，美国物理学家刘易斯把这一名词改称为光子”，并沿用至今。每个光子的能量为E=hν可见,光的频率愈高,光子的能量愈大。

8.2.2光源（发光器件)1.白炽光源最为普通的是用钨丝通电加热作为光辐射源。一般白炽灯的辐射光谱是连续的。发光范围:320nm~2500nm,所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。特点:寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。

2.气体放电光源利用电流通过气体产生发光现象制成的灯即气体放电灯。它的光谱是不连续的,光谱与气体的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小,可得到主要在某一光谱范围的辐射。

当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。波长覆盖了从紫外到远红外的频谱区域。光波是波长为10~106nm的电磁波。发光二极管的光谱特性如图所示。67eV，显然不能使用。性质：光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，但随材料禁带宽度的不同，开启（点燃)电压略有差异。15μm到远红外整个光频波段范围。2光电效应（1)光电管的伏安特性目前半导体激光器可选择的波长主要局限在红光和红外区域。与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表：固体激光器（如红宝石激光器)逸出的光电子具有动能。1概述当半导体光电器件受光照不均匀时，光照部分产生电子空穴对，载流子浓度比未受光照部分的大，出现了载流子浓度梯度，引起载流子扩散，如果电子比空穴扩散得快，导致光照部分带正电，未照部分带负电，从而产生电动势，即为侧向光电效应。当半导体光电器件受光照不均匀时，光照部分产生电子空穴对，载流子浓度比未受光照部分的大，出现了载流子浓度梯度，引起载流子扩散，如果电子比空穴扩散得快，导致光照部分带正电，未照部分带负电，从而产生电动势，即为侧向光电效应。如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长，如照明日光灯。2光源（发光器件)光照射PN结时，若h?≧Eg，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向N区外侧，空穴偏向P区外侧，使P区带正电，N区带负电，形成光生电动势。特点：寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。分为光电导效应和光生伏特效应（光伏效应)。（1)光电管的伏安特性除峰值波长?p决定发光颜色之外，峰的宽度（用Δ?描述)决定光的色彩纯度，Δ?越小，其光色越纯。气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3。1905年，爱因斯坦提出了光子假设：光在空间传播时，是不连续的，也具有粒子性，即一束光是一束以光速运动的粒子流，爱因斯坦把这些不连续的量子称为“光量子”。①势垒效应（结光电效应)图中砷磷化镓曲线有两根，这是因为其材质成分稍有差异而得到不同的峰值波长?p。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。气体激光器（如氦-氖气体激光器、二氧化碳激光器)35时，可得到Eg≥1.电子和空穴复合，所释放的能量等于PN结的禁带宽度（即能量间隙)Eg。汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光源,统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为254nm,钠灯的辐射波长为589nm,可被用作单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂,由于光线与涂层材料的作用,荧光