第3章 光電傳感器課件

第3章光電式傳感器光電式傳感器的工作原理是：首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光學(xué)量的變化，再通過光電元件把光學(xué)量的變化轉(zhuǎn)換成電信號?；驹硎俏镔|(zhì)的光電效應(yīng)光電傳感器屬于無損傷、非接觸測量器件，具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、靈敏度高、功率低、便于集成、可靠性高、適于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。3.1光電效應(yīng)在可見光范圍內(nèi)：紅光頻率最低，攜帶能量最??；紫光頻率最高，攜帶能量最大。光電效應(yīng)：當(dāng)光照射某一物體時，組成該物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。分3類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)。

外光電效應(yīng)：光照射于某一物體上，使電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象。光電管、廣電倍增管、內(nèi)光電效應(yīng)：光照射于某一物體上，使其導(dǎo)電能力發(fā)生變化的現(xiàn)象?？芍瞥晒饷綦娮?、光敏二極或三極管、光敏晶閘管。光生伏打效應(yīng)：在光線作用下物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象?？芍瞥筛黝惞怆姵?。3.2光敏電阻采用半導(dǎo)體材料并利用內(nèi)光電效應(yīng)組成，在光線作用下其電阻值變小。這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，具有光導(dǎo)效應(yīng)的材料稱為光敏電阻，也叫光導(dǎo)管。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時,它的阻值（亮電阻）急劇減少,電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級,亮電阻在幾千歐以下。

１．光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏電阻又稱光導(dǎo)管,它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。光敏電阻沒有極性,純粹是一個電阻器件,使用時既可加直流電壓,也可以加交流電壓。無光照時,光敏電阻值（暗電阻）很大,電路中電流（暗電流）很小。2.光敏電阻的結(jié)構(gòu)為了防止周圍介質(zhì)的影響,在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜,漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì),半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極,金屬電極與引出線端相連接,光敏電阻就通過引出線端接入電路。

3．光敏電阻的主要參數(shù)（１）暗電阻：光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻,此時流過的電流稱為暗電流。（２）亮電阻：光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻,此時流過的電流稱為亮電流。（３）光電流：亮電流與暗電流之差稱為光電流。4．光敏電阻的基本特性（1）伏安特性：在一定照度下,流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系①一定光照，R一定，I正比于U。②一定電壓，I隨著光照E增強而增大。E↑→R↓→I↑。(2)光照特性（I～E）光敏電阻的光照特性為非線性，不宜作檢測元件，主要用于自動控制中。如光照度計：農(nóng)作物日照時數(shù)測定。無光照V0=VL。有光照V0=VH。輸出接單片機(jī)的I/O口，每2分鐘對此口查詢1次，為高電平，計數(shù)一次，為低電平，不計數(shù)。1天查詢720次。

（3）光譜特性（Kr%～）光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性。亦稱為光譜響應(yīng)。①不同材料，其峰值波長不同。②同一種材料，對不同波長的入射光，其相對靈敏度不同，響應(yīng)電流不同。應(yīng)根據(jù)光源的性質(zhì)，選擇合適的光電元件，（匹配）使光電元件得到較高得相對靈敏度。光敏電阻的光學(xué)特性

（4）溫度特性

溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng)。

硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線,它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。因此,硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。對于可見光的光敏電阻,其溫度影響要小一些。硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性（2）光敏電阻工作原理內(nèi)光電效應(yīng)。

光照射到本征半導(dǎo)體上，材料中的價帶電子吸收了光子能量躍遷到導(dǎo)帶，激發(fā)出電子、空穴對，增強了導(dǎo)電性能，使阻值降低。光照停止，電子空穴對又復(fù)合，阻值恢復(fù)。

導(dǎo)帶價帶uA要使價帶電電子躍遷到導(dǎo)帶，入射光子的能量滿足或光敏電阻的應(yīng)用實例之一：自動照明燈亮光報警電路標(biāo)識燈電路3.2光電（敏）二極管工作原理是利用光子引起的電子躍遷將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，光生電流與光強成正比。沒有光照射時,反向電阻很大,反向電流很小,這反向電流稱為暗電流。二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)光照射在PN結(jié)上時,光子打在PN結(jié)附近,使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對。它們在PN結(jié)處的內(nèi)電場作用下作定向運動,形成光電流。二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。光的照度越大,光電流越大。光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表4.光電三級管光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流大幾十至幾百倍，但相應(yīng)速度較二極管差。

工作原理（1）光電轉(zhuǎn)換（2）電流放大

基極開路，集電極與發(fā)射極之間加正電壓。當(dāng)光照射在集電結(jié)上時,在結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對,電子在結(jié)電場的作用下，由P區(qū)向N區(qū)運動，形成基極電流，放大β倍形成集電極電流（光電流）,所以光電三極管有放大作用。NPNCBE-+-RUI條形碼掃描筆

光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池在有光線作用下實質(zhì)就是電源,電路中有了這種器件就不需要外加電源。光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)”。它實質(zhì)上是一個大面積的PN結(jié),當(dāng)光照射到PN結(jié)的一個面,例如p型面時,若光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,那么p型區(qū)每吸收一個光子就產(chǎn)生一對自由電子和空穴,電子空穴對從表面向內(nèi)迅速擴(kuò)散,在結(jié)電場的作用下,最后建立一個與光照強度有關(guān)的電動勢。3.5光電池(1)光電池工作原理圖uA輸出電流mV輸出電壓（１）光照特性反映短路電流、開路電壓與光照度的關(guān)系。

短路電流在很大范圍內(nèi)與光照強度成線性關(guān)系,光電池工作于短路電流狀態(tài)，可做檢測元件。開路電壓（負(fù)載電阻RL無限大時）與光照度的關(guān)系是非線性的,并且當(dāng)照度在2000lx時就趨于飽和了。光電池工作于開路電壓狀態(tài)，可做開關(guān)元件。光電池的基本特性JMJ112V2A901251KL39470uf4001～自動干手器手放入干手器時，手遮住燈泡發(fā)出的光，光電池不受光照，晶體管基極正偏而導(dǎo)通，繼電器吸合。風(fēng)機(jī)和電熱絲通電，熱風(fēng)吹出烘手。手干抽出后，燈泡發(fā)出光直接照射到光電池上，產(chǎn)生光生電動勢，使三極管基射極反偏而截止，繼電器釋放，從而切斷風(fēng)機(jī)和電熱絲的電源。

(2)溫度特性光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。

開路電壓隨溫度升高而下降的速度較快,短路電流隨溫度升高而緩慢增加。把光電池作為測量器件應(yīng)用時,應(yīng)保證溫度恒定或采取溫度補償措施。光照度定義為電位面積上所接收的光的輻射能通量。單位勒克斯。Lx(W/m2)3.6光電耦合器件

光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個外殼內(nèi),一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。發(fā)光元件為發(fā)光二極管，受光元件為光敏三極管或光敏可控硅。它以光為媒介，實現(xiàn)輸入電信號耦合到輸出端。特點：①強弱電隔離。輸入輸出極之間絕緣電阻達(dá)1010。耐壓達(dá)2000V以上。能避免輸出端對輸入端地線等的干擾。②對系統(tǒng)內(nèi)部噪聲有很強的抑制作用。發(fā)光二極管為電流驅(qū)動元件，動態(tài)電阻很小，對系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲有旁路作用。（濾除噪聲）光電耦合器的組合形式應(yīng)用于自動控制電路中的強弱電隔離。1.熱釋電效應(yīng)

當(dāng)某些強介電常數(shù)物質(zhì)的表面溫度發(fā)生變化時，在其表面上就會產(chǎn)生電荷變化的現(xiàn)象。2.熱釋電紅外傳感器參見教材p51圖3－203.應(yīng)用實例（1）紅外防盜器參見教材p51圖3－23（2）紅外測溫儀:是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。參見教材p51圖3－233.7紅外線傳感器

色彩傳感器是由單晶硅和非單晶態(tài)硅制成的半導(dǎo)體器件。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要用色差管理、顏色識別、調(diào)整及測定。物體的顏色是由照射物體的光源和物體本身的光譜反射率決定的。

較成熟的半導(dǎo)體色彩傳感器有：雙PN結(jié)光敏二極管及非晶態(tài)集成色彩傳感器。3.8色彩傳感器3.9光纖傳感器按光纖的使用方式可分為功能型和非功能型傳感器。功能型傳感器是利用光纖本身隨測量的變化而發(fā)生變化的特性。非功能型傳感器是利用其它敏感元件來感受被測量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)。因此也稱為傳光型或混合型光纖傳感器。一、光纖傳感器的基本知識1、光纖結(jié)構(gòu)由纖芯和包層組成（石英玻璃5—100um)（n1>n2)。外層一層尼龍保護(hù)套。2、傳輸原理光的全內(nèi)反射是光纖傳輸光的基礎(chǔ)。3、主要參數(shù)光纖分類：按傳輸模式分單模光纖、多模光纖

模的概念

光纖傳輸光波，可分解為沿縱向和橫向傳輸兩種平面波成分。橫向波在纖芯和包層界面上產(chǎn)生全反射。當(dāng)它在橫向往返依次的相位變化為2的整數(shù)倍時，形成駐波。形成駐波的光線組成為模。模是離散存在的。一定材質(zhì)一定尺寸的光纖只能傳輸特定模數(shù)的光波。

模的確定

光纖傳輸模數(shù)由歸一化頻率確定。芯徑大，折射率差大（NA大），N大，多模。芯徑小到6μm,折射率差小到0.5%。N=1光纖只能傳輸一定波長光，單模。按折射率分布：階躍型光纖和梯度型光纖二、光纖傳感器功能型（傳感型）和非功能型（傳光型）。1、功能型光纖用單模光纖，既傳光又是敏感元件。（單模光纖只能傳輸某一角度和波長的單色光）光纖的傳輸特性受被測物理量作用而發(fā)生變化。使光纖中傳輸光的屬性（相位、強度、波長、偏振態(tài)）被調(diào)制。光強調(diào)制型、相位調(diào)制型、偏振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型。測溫度、壓力、位移等。2、非功能型光纖（光通訊）光纖只作為光的傳輸回路。為了得到較大的受光量和傳輸光功率。非功能型光纖傳感器采用NA較大和芯徑較大的階躍型多模光纖。增大傳輸光的通量。光纖傳感器應(yīng)用光強調(diào)制相位調(diào)制Mach-Zehnder干涉原理圖偏振調(diào)制光纖電流傳感器

三、光纖傳感器應(yīng)用

1、光纖加速度傳感器激光束通過分光板后分為兩束光,透射光作為參考光束,反射光作為測量光束。當(dāng)傳感器感受加速度時,由于質(zhì)量塊M對上下光纖的作用,

從而使光纖被拉伸,引起光程差的改變。相位改變的激光束由單模光纖射出后與參考光束會合產(chǎn)生干涉效應(yīng)。激光干涉儀的干涉條紋的移動可由光電接收裝置轉(zhuǎn)換為電信號,(光電探測器置于匯合處）經(jīng)過處理電路處理后便可正確地測出加速度值。光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)簡圖由于光纖長度的變化，引起光束光程差的變化兩束光經(jīng)干涉儀產(chǎn)生相干條紋，相干條紋移過的數(shù)目與相位差成正比。一般用光電探測器計下干涉條紋移過的數(shù)目，經(jīng)處理電路可算出相位差，即而算出加速度。由于光纖感受溫度變化時，光纖的折射率發(fā)生變化，而且因光的熱脹冷縮使長度變化。使光纖的光程差及相位變化。可測溫度和壓力。2、光纖微彎曲位移和壓力傳感器（光強調(diào)制型）光纖微彎對傳播光的影響當(dāng)光線射入微彎曲段時，入射角小于臨界角。此時，除反射光外，一部分光透射進(jìn)入包層。導(dǎo)致光能的損耗。輸出光強度減小。光纖微彎曲傳感器3.10圖象傳感器圖象傳感器是利用光傳感器的光電轉(zhuǎn)換功能，將其感光面上的光圖象轉(zhuǎn)換為與之成比例關(guān)系的電信號圖象的一種功能器件。電荷耦合器件（ChargeCoupleDevice，簡稱CCD），它將光敏二極管陣列和讀出移位寄存器集成為一體，構(gòu)成具有自掃描功能的圖象傳感器。是一種金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路器件，它以電荷作為信號,基本功能是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移輸出。廣泛應(yīng)用于自動控制和自動測量,尤其適用于圖像識別技術(shù)。(一)MOS光敏單元CCD器件完成對物體的成像，在其內(nèi)部形成與光像圖形相對應(yīng)的電荷分布圖形。這就要求它的基本單元具有存儲電荷的功能，同時還具有電荷轉(zhuǎn)移輸出功能。CCD器件的基本單元結(jié)構(gòu)是MOS（金屬—氧化物—半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu)。即在P型硅襯底上生長一層SiO2(120nm),再在SiO2層上沉積金屬鋁構(gòu)成MOS結(jié)構(gòu)，它是CCD器件的最小工作單元。A、勢阱的產(chǎn)生MOS的金屬電極加正壓，電極下的P型硅區(qū)域內(nèi)空穴被趕盡，留下帶負(fù)電荷的負(fù)離子，其中無導(dǎo)電的載流子，形成耗盡層。它是電子的勢阱。勢阱的深淺取決于U的大小。B、電荷的存儲

勢阱具有存儲電荷的功能，勢阱內(nèi)所吸收的光生電子數(shù)量與入射到勢阱附近的光強成正比。CCD器件將物體的光像形成對應(yīng)的電像時，就是CCD器件中上千個相互獨立的MOS單元勢阱中存儲與光像對應(yīng)的電荷量。CCD圖象傳感器輸出信號的特點：

(1)與景象的實時位置相對應(yīng)，即能輸出景象時間系列信號，也就是“所見即所得”；

(2)串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸出景象亮暗點陣分布模擬信號；

(3)能夠精確反映焦點面信息，即能輸出焦點面景象精確信號。CCD圖象傳感器的主要用途如下：

CCD圖象傳感器是由MOS電容器組成的陣列，CMOS圖象傳感器是按一定規(guī)律排列互補型金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）組成的陣列。

CMOS圖象傳感器就是把CMOS型放大器作為光電變換器件的傳感器。相對于CCD的優(yōu)勢是省電，缺點是易造成圖象的“脈沖噪聲”。驅(qū)動電路分類機(jī)構(gòu)計算機(jī)細(xì)化二值化處理傳送帶CCD透鏡1分類箱23郵政編碼識別系統(tǒng)郵政編碼識別系統(tǒng)。寫有郵政編碼的信封放在傳送帶上，傳感器光敏元的排列方向與信封的運動方向垂直，光學(xué)鏡頭將編碼的數(shù)字聚焦到光敏元上。當(dāng)信封運動時，傳感器以逐行掃描的方式把數(shù)字依次讀出。讀出的數(shù)字經(jīng)二值化等處理，與計算機(jī)中存儲的數(shù)字特征比較，最后識別出數(shù)字碼。由數(shù)字碼，計算機(jī)控制分類機(jī)構(gòu)，把信件送入相應(yīng)分類箱中課堂練習(xí)一、單選題1.利用物質(zhì)的光電效應(yīng)制成的傳感器稱為（）A．壓電傳感器Ｂ．光電傳感器Ｃ．磁電傳感器Ｄ．溫度傳感器2.下列可以實現(xiàn)無損傷、非接觸測量的光學(xué)傳感器是（）A．電阻傳感器Ｂ．電感傳感器Ｃ．電容傳感器Ｄ．色彩傳感器3.光電傳感器的工作原理是（）A．壓電效應(yīng)Ｂ．光電效應(yīng)Ｃ．磁電效應(yīng)Ｄ．熱電效應(yīng)4.光敏二極管和磁敏二極管不同，因為它屬于（）A．力學(xué)傳感器Ｂ．力敏傳感器Ｃ．磁敏傳感器Ｄ．光電傳感器5.制成光電管和光電倍增管的依據(jù)是（）A．內(nèi)光電效應(yīng)Ｂ．外光電效應(yīng)Ｃ．光生伏打效應(yīng)Ｄ．壓電效應(yīng)6.條形碼掃描筆中采用的光敏元件是（）A．光敏電阻Ｂ．光敏二極管Ｃ．光敏三極管Ｄ．光電池7.光敏電阻的工作原理是基于（）A．磁電效應(yīng)Ｂ．光生伏打效應(yīng)Ｃ．外光電效應(yīng)Ｄ．內(nèi)光電效應(yīng)8.光敏二極管在光照射時產(chǎn)生的電流稱為（）A．暗電流Ｂ．截止電流Ｃ．光電流Ｄ．放大電流9.物體的顏色主要取決于照射物體的光源和物體本身的（）A．成分Ｂ．光譜的寬度Ｃ．光譜折射率Ｄ．光譜反射率10.光纖按折射率變化可分為階躍型光纖和（）A．單模光纖Ｂ．漸變型光纖Ｃ．多模光纖Ｄ．普通光纖11.在光線作用下物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為（）A．內(nèi)光電效應(yīng)Ｂ．外光電效應(yīng)Ｃ．光生伏打效應(yīng)Ｄ．壓阻效應(yīng)12.在圖象傳感器的應(yīng)用中，目前未采用CCD圖象傳感器的是（）A．彩信手機(jī)Ｂ．?dāng)?shù)碼相機(jī)Ｃ．?dāng)?shù)字?jǐn)z像機(jī)Ｄ．自動售月票機(jī)13.只能實現(xiàn)接觸測量的是（）A．電感傳感器Ｂ．色彩傳感器Ｃ．紅外傳感器Ｄ．電阻傳感器14.紅外傳感器中采用的敏感元件一般具有（）A．磁電效應(yīng)Ｂ．壓阻效應(yīng)Ｃ．熱釋電效應(yīng)Ｄ．壓電效應(yīng)15.據(jù)光生伏打效應(yīng)制成的光電器件是（）A．光敏電阻Ｂ．光電池Ｃ．光敏二極管Ｄ．光敏晶閘管16.家用彩色電視機(jī)的色彩調(diào)整使用的傳感器是（）A．光纖傳感器Ｂ．紅外傳感器Ｃ．色彩傳感器Ｄ．溫度傳感器17.按能量變換關(guān)系分類，光電池屬于（）A．參量型Ｂ．有源型Ｃ．能量控制型Ｄ．無源型18.光照射于物體上，使電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為（）A．熱電效應(yīng)Ｂ．壓電效應(yīng)Ｃ．磁電效應(yīng)Ｄ．外光電效應(yīng)19.光電耦合器的脈沖上升時間和下降時間相比，前者（）A．長于后者Ｂ．短于后者Ｃ．等于后者Ｄ．隨后者而變20.利用外光電效應(yīng)原理制成的光電元件是（）A．光敏電阻Ｂ．光電管Ｃ．光電池Ｄ．光敏晶體管21.全封閉型光電耦合器在電路應(yīng)用中的作用是（）A．放大Ｂ．升壓Ｃ．隔離Ｄ．測量22.光纖傳感器根據(jù)使用方式分為功能型和（）A．特種型Ｂ．普及型Ｃ．非功能型Ｄ．損耗型23.紅外傳感器按工作原理可分為

及熱型兩類。24.CMOS圖形傳感器的最大缺點就是會造成圖象的

。25.在電磁波譜的可見光范圍內(nèi)，頻率最高的光是（）A．紅光Ｂ．黃光Ｃ．綠光Ｄ．紫光26.光敏二極管在沒有光照時產(chǎn)生的電流稱為（）A．暗電流Ｂ．亮電流Ｃ．光電流Ｄ．導(dǎo)通電流27.色彩傳感器是由單晶硅和非單晶硅制成的（）A．金屬器件Ｂ．半導(dǎo)體器件Ｃ．高分子器件Ｄ．陶瓷器件28.CMOS圖象傳感器與CCD圖象傳感器相比，前者的主要優(yōu)勢是（）A．集成制造Ｂ．靈敏度高Ｃ．節(jié)能Ｄ．不易損壞29.物體的顏色決定于照射物體的光源和物體本身的光譜（）A．反射率Ｂ．折射率Ｃ．投射率Ｄ．吸收率二、判斷改錯題30.光電傳感器的基本原理是物質(zhì)的（）A．壓電效應(yīng)Ｂ．光電效應(yīng)Ｃ．磁電效應(yīng)Ｄ．熱電效應(yīng)31.光電三極管不是根據(jù)光電效應(yīng)原理制成的。（）32.光敏二極管是根據(jù)壓電效應(yīng)原理制成的。（）33.在電磁波譜的可見光范圍內(nèi)，紫光攜帶的能量最大。（） 34光電耦合器件僅是光敏元件的組合。（）35.CCD圖象傳感器和CMOS圖象傳感器無任何差別。（）36.光譜特性是光電元件的特性之一。（）三、填空題37.物質(zhì)的光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)、

效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)三類。38.常用的圖象傳感器一般為

圖象傳感器和CMOS圖象傳感器。39.紅外測溫儀是利用熱輻射體在

波段的輻射通量來測量溫度的。40.電磁波譜中紫光攜帶的能量比紅光攜帶的能量要

。41.光電耦合器的輸出端若不是達(dá)林頓管或晶閘管的話，其電流傳輸比總是

1。42.光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖和

光纖。43.CMOS圖象傳感器相對于CCD圖象傳感器最主要的優(yōu)勢就是非常

。44.光纖模式指的是

沿光纖傳播的途徑和方式。45.光敏二極管是一種利用

單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)型光電器件。46.光電管是利用

效應(yīng)制成的光電元件。47.光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)、

和光生伏打效應(yīng)。48.常用的圖象傳感器主要包括

圖象傳感器和CMOS圖象傳感器。49.光電元件的基本特性包括光照特性、

、伏安特性、頻率特性、溫度特性和響應(yīng)時間。50.若使某些強介電常數(shù)物質(zhì)的表面溫度發(fā)生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質(zhì)表面上就會產(chǎn)生電荷的變化，這種現(xiàn)象稱為

效應(yīng)。51.光敏三極管接收不到光照時呈現(xiàn)

阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)。52.光纖傳感器中光纖的主要參數(shù)有

、光纖模式和傳播損耗。53.光電池是基于

效應(yīng)。四、名詞解釋54.頻率特性：在電壓和幅值相同的光照下，光敏元件輸出的光電流和靈敏度與入射光調(diào)制頻率間的關(guān)系。55.光譜特性：入射光波長與光敏器件相對靈敏度或相對光電流間的關(guān)系。56.光電效應(yīng)：用光照射某一物體，組成該物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。57.內(nèi)光電效應(yīng)：光照射于某一物體上，使其導(dǎo)電能力發(fā)生變化的現(xiàn)象。58.簡述三類光電效應(yīng)的含義。光電效應(yīng)常分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)。外光電效應(yīng)是指光照射于某一物體上，使電子從這些物體表面溢出的現(xiàn)象；內(nèi)光電效應(yīng)是指光照射于某一物體，使其導(dǎo)電能力發(fā)生變化的現(xiàn)象；光生伏打效應(yīng)是指在光線作用下物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象.

59.光纖的主要參數(shù)有哪些？光纖的主要參數(shù)有：(1)數(shù)值孔徑它反映纖芯吸收光量的多少，是標(biāo)志光纖接受性能的重要參數(shù)；（2）光纖模式就是光波沿光纖傳播的途徑和方式；（3）傳播損耗是由光纖纖芯材料的吸收、散射以及光纖彎曲處的輻射損耗影響造成的。60.簡述CCD圖象傳感器輸出信號的特點。（1）與景象的實時位置相對應(yīng)，即能輸出景象時間系列信號，也就是“所見即所得”；（2）串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸出景象亮暗點陣分布模擬信號；（3）能夠精確反映焦點面信息，即能輸出焦點面景象精確信號。61.光纖的類型有哪些？光纖纖維按折射率變化可分為階躍型光纖和漸變型光纖。階躍型光纖的纖芯與包層間的折射率是突變的；漸變型光纖在橫截面中心處折射率最大，其值逐步由中心向外變小。光纖按其傳輸模式多少分為單模光纖與多模光纖。單模光纖通常是指階躍光纖中纖芯尺寸很小，原則上只能傳遞一種模式的光纖；多模光纖通常指階躍光纖中纖芯尺寸較大，因而常用于傳輸模式很多的光纖。62.簡述光電傳感器的特點。光電傳感器是一種將被測量的變化轉(zhuǎn)換成光學(xué)量的變化，再通過光電元件把光學(xué)量的變化轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，其基本原理是物質(zhì)的光電效應(yīng)。光電傳感器屬于無損傷、非接觸測量器件，具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、靈敏度高、功耗低、便于集成、可靠性高、適于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。63.光電耦合器件的性能參數(shù)有哪些？光電耦合器的主要性能參數(shù)包括：電流傳輸比；輸入輸出間的絕緣電阻；輸入輸出間的耐壓；輸入輸出間的寄生電容；最高工作頻率；脈沖上升時間和下降時間。64.簡述條形碼掃描筆中光敏三極管的工作狀態(tài)。掃描筆的前方為光電讀入頭，它由一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管組成。當(dāng)掃描筆在條形碼上移動時，若遇黑色收線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光將被黑線吸收，光敏三極管接受不到反射光，呈現(xiàn)高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)遇到白色間隔時，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生電流而導(dǎo)通。65.利用光電效應(yīng)制成的光電元件有哪些？光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)三類。利用外光電效應(yīng)制成的