传感器与信号检测技术课件_(共8章)第2章__光敏传感器.ppt

第2章光敏传感器
基本概念
外光电效应及器件
内光电效应及器件
光生伏特效应及器件




基本概念

可见光波长 ~ 光速C=
紫外线 ~ 具有荧光作用(荧光灯),生理作用(医用紫光灯)
光学玻璃透射弱石英玻璃透射强
红外线 ~1000μm 具有热辐射作用(人体保健)
近红外λ<3μm, 远红外λ>3μm(――远红外内衣)

在可见光范围内,由于波长的不同。而对视觉产生的颜色差异。(人眼的光谱)
~~~~~~
紫蓝绿黄橙红
电视、电子表、光纤、激光器等产品都有应用
军事上:夜视仪,热像仪,多光谱遥感等。
电磁波谱图

◎光强度:光源产生光的强弱。频率为540×1012 (λ=)的单色光在给定方向上产生的辐射功率为1/680 W/Sr(球面度)定为光强度单位。称坎德拉cd
◎光通量:具有1cd均匀光源在一个球面内产生的光的辐射量,定为光通量单位称流明lm
◎光照度:物体表面被光照亮的程度。1lm的光通量在1㎡的平面上产生的照度,单位为勒克斯lx

几何光学研究光路,透镜
物理光学研究光的本质,光的波动,粒子说
◎把光看作具有一定质量、能量、动量的粒子(又称光子)又可看作按光速运动的粒子流。C=
◎光电效应:光照射到物体上后,光子轰击物体表面,物体吸收了光子能量,而产生电的效应。※
◎光电效应分类:⑴外光电效应:在光的作用下,使电子溢出物体表面。
如光电管、光电倍增管
⑵内光电效应:在光的作用下,使物体的电阻率发生变化。
如光敏电阻
⑶光生伏特效应:在光的作用下,物体上产生具有一定方向的电动势。
如人造卫星上光电池、光敏二极管、三极管。

1)、钨丝白炽灯
光谱连续(可见光、大量红外线及少量紫外线)
对光敏器件要求不高,都可使其收到光信号(某种)
工作电压比额定电压低10%:光通量减少30%,寿命增3倍
工作电压比额定电压高10%:光通量增大40%,寿命降1/3倍
光电实验6V12W(连续可调)
DB双向触发二极管32V导通可调光台灯电路
2)、气体放电灯
依靠水银蒸汽的气体放电产生紫外线,再利用特殊荧光粉,把紫外线转换成可见光
启辉电压500V
工作电压100V
3)、发光二极管(LED)
由半导体组成的,PN结构成,封装于透明外壳中,所用材料不同,颜色也不同(镓、砷等)红、绿、兰三基色,红绿较见,蓝色发明较晚,市面还有白色LED
“刚刚亮,即为开启”

红外LED开启电压<
反向击穿电压<5V 注:不能反接,会损坏件
电阻300—10K 工作电流IF=10mA(经典)
最大电流 IFm=40 mA ~25mA
4)、激光器
1960年激光问世,广泛用于工业、军事、医学、“非电量电测”等
常用激光器有固体、液体、气体、半导体激光器
①固体激光器:功率大,体积小(达几十兆瓦),常用的有经宝石激光器,掺钕的钇铝石榴石激光器(简写YAG)“钇铝石榴石”
②液体激光器:工作物质是液体,激光波长连续可调,分有机液体和无机液体激光器,重要的有有机染料激光器
③气体激光器:单色性好,光源稳定,结构复杂,体积大,须高压电源
④半导体激光器:用于VCD CD—ROM等视听产品,寿命长,电压低,工作须恒流源,欧美称为LD(Laser Diode)激光二极管,自80年代初首次用于激光音响后,迅速发展,目前全球LD厂商100家左右,规模大一些的有20家,产品300多种,1/3在近红外与红外光谱区域,分成短波长LD(635~950nm)用于非电信系统,长波长LD(950~1550nm)几乎都用于光通信。日本保持LD技术生产上的优势,其中低功率LD厂家几乎全在日本,用于视盘系统LD日本当主导。索尼、日本电气、东芝、松下,我国LD研制与国外同时起步,但目前差距很大,只能在部分产品自己生产,且仍处在上,品种少,产量低,成本高,可靠性差,未形成规模生产。原因,生产和研究设备落后。
应用:测距、测速、通信(光纤)瞳孔角膜识别、指纹锁(长春宏达)
外光电效应及器件
外光电效应
在光照射下,电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应,亦称光电发射效应。它是在1887年由德国科学家赫兹发现的。基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍培管等。
光电管
 光电管是一种具有悠久历史的光传感器。光电管是一个装有光电阴