光電技術(shù)第三章復(fù)習(xí)課件

第三章光電信息轉(zhuǎn)換光電倍增管（外光電效應(yīng)）元件光敏電阻（光電導(dǎo)效應(yīng)）光電池（光伏）、光敏二（三）極管熱釋電報(bào)警（熱釋電效應(yīng)）PSD集成器件CCD光電耦合器組合器件光電編碼器光纖陀螺抓住一條主線：效應(yīng)-機(jī)理-特性參數(shù)記住兩種效應(yīng)：光電效應(yīng)（有選頻作用）和熱釋電效應(yīng)（無選頻作用）分清：真空器-外光電效應(yīng)半導(dǎo)體器件-內(nèi)光電效應(yīng)光源-發(fā)光光電探測器-接收光體效應(yīng)-無PN結(jié)結(jié)效應(yīng)-有PN結(jié)3.1.1光電倍增管一、結(jié)構(gòu)與原理1.結(jié)構(gòu)：5部分組成，各部分的作用由光窗、光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)和陽極等五個(gè)主要部分組成。2.工作原理：倍增原理-二次光電子在倍增極上的激發(fā)。

二、特性靈敏度、光電特性、光譜特性、伏安特性、暗電流、溫度特性三、應(yīng)用：特別適用于弱光信號的檢測。三、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：?光譜響應(yīng)相當(dāng)寬。 ?響應(yīng)光強(qiáng)范圍寬，即可對強(qiáng)光響應(yīng)，也可對 弱光響應(yīng)。 ?無極性之分，使用方便，成本低，壽命長。 ?靈敏度高，工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安。

缺點(diǎn)：強(qiáng)光照射下線性較差，頻率特性也較差。四、幾個(gè)典型的光敏電阻五、轉(zhuǎn)換電路及應(yīng)用（自動(dòng)照明電路、照相機(jī)自動(dòng)曝光、火災(zāi)報(bào)警等，掌握電路原理，各元件的作用）問題：在照相機(jī)自動(dòng)曝光或自動(dòng)照明或火災(zāi)報(bào)警中分別應(yīng)選用哪一種光敏電阻，為什么？能夠根據(jù)電路圖說明：自動(dòng)照明控制電路原理照相機(jī)自動(dòng)曝光原理火災(zāi)報(bào)警原理CKVDRCdS常閉燈~220V3.1.3光電池結(jié)型器件，重?fù)诫s，結(jié)面積較大，光伏效應(yīng)一、特性光照特性：短路電流與光照度成線性，常用作光電檢測；光譜特性：取決于材料。硒光電池響應(yīng)波長在0.34-0.75um，峰值波長在0.54um；硅光電池響應(yīng)波長在0.4-1.1um，峰值波長在0.85um伏安特性：負(fù)載電阻越小，電流與光照度的線性越好。二、應(yīng)用：太陽能光電池用作電源，測量用光電池用作探測器件。注：光電池一般零偏下工作光敏二極管與光電池的異同相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)與工作原理相似，都屬于PN結(jié)光生伏特效應(yīng)器件不同點(diǎn)：頻率特性不同：結(jié)面積-結(jié)電容-頻率特性工作方式不同：反偏；零偏靈敏度不同：光電池結(jié)面積大，受光面大，靈敏度高3.1.6熱釋電熱釋電效應(yīng)：某些晶體的電極化強(qiáng)度隨溫度的變化而釋放表面吸附的部分電荷。所以熱釋電輸出與溫度變化率有關(guān)，與溫度無關(guān)。結(jié)構(gòu)：熱敏元件、場效應(yīng)管、高阻電阻和濾波片熱釋電的特點(diǎn)：（1）只在交變輻射（活動(dòng)人體）的作用下才有信號輸出；（2）靈敏度高，探測距離大；（3）輸出阻抗高，輸出電壓很小，所以要進(jìn)行輸出阻抗變換和信號放大。應(yīng)用：防盜報(bào)警；自動(dòng)門控制3.2.1PSD結(jié)構(gòu)：PIN三層結(jié)構(gòu)，P層為感光面且電阻均勻，1、2信號電極，底層公共電極一維PSD的工作原理：當(dāng)入射光照射到PSD光敏面上某一點(diǎn)時(shí)，在入射位置產(chǎn)生了與光能成比例的電荷，此電荷作為光電流通過電阻層由電極輸出。假設(shè)產(chǎn)生的總的光生電流為I0，信號電極上的光電流分別為I1和I2，從而有（假設(shè)負(fù)載電阻RL相對于R1、R2可以忽略）：I0=I1+I2I2I1R2R1L-xL+x==式中L為PSD中點(diǎn)到信號電極的距離，x為入射光點(diǎn)距PSD中點(diǎn)的距離聯(lián)立上兩個(gè)方程式可以求得：I1=I0L-x2LI2=I0L+x2LPx==I1-I2I1+I2Lx則得到的結(jié)果只與光點(diǎn)的位置坐標(biāo)有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，此時(shí)PSD就成為僅對入射光點(diǎn)敏感的器件。Px稱為一維PSD的位置輸出信號。

結(jié)論：PSD的單個(gè)電極輸出只與光點(diǎn)的位置坐標(biāo)x有關(guān)，而與入射光強(qiáng)度無關(guān)，此時(shí)PSD就成為僅對入射光點(diǎn)位置敏感的器件。3.2.2CCD結(jié)構(gòu)：MOS光敏元、移位寄存器、電荷轉(zhuǎn)移柵Z等組成3.3.1光電耦合器結(jié)構(gòu)：將發(fā)光二極管（LED）和光敏元件（光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電池等）組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離而形成的二端口器件。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，工