第九节光电传感器.ppt

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K为光电阴极,A为光电阳极;D1、D2、D3…等若干个光电倍增极(又称二次发射极),涂有光敏物质。
光电倍增管
光电倍增管的电流是逐级增加的。由于光电倍增管具有放大作用,因此适用做灵敏的若光探测器。
A
K
D1
D2
工作时,这些电极的电位是逐级增高的,当光线照射到光电阴极后,它产生的光电子受第一级倍增极D1正电位作用,加速并打在这个倍增极上,产生二次发射;由第一倍增极D1产生的二次发射电子,在更高电位的D2极作用下,又将加速入射到电极D2上,在D2极上又将产生二次发射…,这样逐级前进,一直到达阳极A为止。
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第四章非电量的电测技术
(二)光导效应及器件
半导体材料受到光照时,使其导电性能增强,光线愈强,阻值愈低,这种光照后电阻率发生变化的现象,称为光(电)导效应。
基于这种效应的光电器件有光敏电阻(光电导型)和反向工作的光敏二极管、光敏三极管(光电导结型)。
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。
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。
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第四章非电量的电测技术
2、光敏电阻的结构
它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质,半导体的两端装有金属电极,金属电极与引出线端相连接,光敏电阻就通过引出线端接入电路。
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第四章非电量的电测技术
3、光敏电阻的主要参数及特点
几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。
无光照时,光敏电阻值(暗电阻)很大,电路中电流(暗电流)很小;
当光敏电阻受到光照时,阻值减小。
光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。
一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。
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第四章非电量的电测技术
(三)光生伏特效应及器件
在光线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象。
光生伏特型光电器件是自发电式的,属有源器件。
器件:以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件,硒和硅是光电池常用的材料,也可以使用锗。
其余的如光电二级管、光敏晶体管等属于这类光电器件。
光电池
光电二级管
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第四章非电量的电测技术
工作原理:
实质是一个大面积的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,如果光照是连续的,经短暂的时间,PN结两侧就有一个稳定的光生电动势输出。最后建立一个与光照强度有关的电动势Es。
图光电池工作原理图
光生伏特效应
PN结
Es
+
-
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第四章非电量的电测技术
2、光电二极管
工作原理与电池相似,利用光子引起的电子跃迁将光信号转变成电信号,光生电流与光强成正比。
光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中,其PN结装在管的顶部,可以直接受到光照射。
将光敏二极管的PN结设置在透明管壳顶部的正下方
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第四章非电量的电测技术
工作原理
光照射在PN结上;
无光照时,反向电阻很大,反向电流很小(暗电流)。
光照射PN结时,光子打在PN结附近,使PN结附近产生光生电子和空穴对。它们在PN结处的内电场作用下作定向运动,形成光电流。光的照度越大,光电流越大。
光敏二极管在不受光照射时,处于截止状态,受光照射时,处于导通状态。
光
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第四章非电量的电测技术
3、光电三级管
光电三极管比具有相同有效面积的光电二极管的光电流大几十至几百倍,但相应速度较二极管差。
工作原理
(1)光电转换
(2)电流放大
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第四章非电量的电测技术