第二節(jié)光敏傳感器

第二節(jié)光敏傳感器第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月從傳感器的角度看光電效應(yīng)可分為二大類型。1．外光電效應(yīng)指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管和光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光陰極就是用具有這種特性的材料制造的。由上式可知：①存在紅限頻率：小于紅限頻率，光強再大也不會產(chǎn)生光電子發(fā)射。②入射光譜成分不變，光強越強，光電流越大。③光電子逸出后，有初始動能；且光頻越高，光電流越強。第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2．內(nèi)光電效應(yīng)

指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象?？煞譃閮煞N形式：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。（1）光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，半導(dǎo)體產(chǎn)生電子－空穴對，電導(dǎo)率會發(fā)生顯著變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻即屬此類。（2）光生伏特效應(yīng)：利用光勢壘效應(yīng)，即在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢。常見器件有：光電池、光敏二極管、光敏三極管等。第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、光電管和光電倍增管1.光電管第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.光電倍增管

主要用于高精度的分析儀器，可將微小光電電流進行放大。(1)構(gòu)造原理假設(shè)一個電子打出個二次電子，則：由于受光通量控制，受電壓U控制；所以，陽極電流受電壓和光通量控制。

第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)應(yīng)用第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月三、光敏電阻

又稱光導(dǎo)管，是一種均質(zhì)半導(dǎo)體光電器件。光敏電阻是用具有內(nèi)光電效應(yīng)的光導(dǎo)材料制成的，為純電阻元件，其阻值隨光照增強而減小。優(yōu)點：靈敏度高，體積小、重量輕，光譜響應(yīng)范圍寬，機械強度高、耐沖擊和振動，壽命長。缺點：使用時需要有外部電源，同時當有電流通過它時，會產(chǎn)生熱的問題。

第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1.結(jié)構(gòu)原理第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

為了提高光敏電阻的靈敏度，應(yīng)盡量：①減小電極間的距離，增大靈敏面積；②采用光敏電阻薄膜上蒸鍍金屬形成梳狀電極。常用材料有：硫化鎘（CdS）和硒化鎘(CdSe）。

2.主要參數(shù)和基本特性（1）主要參數(shù)：暗電阻、暗電流、亮電阻、亮電流、光電流。亮電阻與暗電阻之差越大，性能越好。第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）光照特性：光照曲線呈非線性，不宜作為材料元件。光照特性第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）光譜特性：應(yīng)將光源和元件的光譜特性結(jié)合考慮。

光譜特性第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）伏安特性：電壓、電流都不能超過額定值。伏安特性第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）頻率特性：頻率特性較差。頻率特性第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）穩(wěn)定性：經(jīng)老化處理后，達到穩(wěn)定值，壽命幾乎無限長。

穩(wěn)定性第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（7）溫度特性：溫度升高，靈敏度下降。常進行降溫處理，以提高靈敏度。溫度特性第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3.應(yīng)用帶材跑偏檢測裝置第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月四、光電池

光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。它有較大面積的PN結(jié)，當光照射在PN結(jié)上時，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動勢。1.結(jié)構(gòu)原理

當受到光照后，PN結(jié)吸收光子；若能量超過禁帶寬度，產(chǎn)生電子空穴對，在內(nèi)電場作用下，形成電動勢。常用光電池有：硒光電池、硅光電池、砷化鎵光電池。

第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月光電池的結(jié)構(gòu)和符號第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.基本特性（1）光照特性：光生電勢、光電流與照度的關(guān)系。開路電壓與照度有非線性關(guān)系，短路電流與照度成線性關(guān)系。

硅光電池硒光電池第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）光譜特性：

第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）頻率特性：

第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)溫度特性：應(yīng)采用恒溫措施和補償措施。第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3.應(yīng)用（1）太陽電池電源第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.路燈光電自動開關(guān)第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

五、光敏二極管與光敏三極管當二極管和三極管的PN接受到光照射時，通過PN結(jié)的電流將增大。光敏二極管和光敏三極管則必須使PN結(jié)能受到最大的光照射。結(jié)構(gòu)如圖所示：光敏二極管第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月光敏三極管第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月光電路燈控制電路第31頁，課件共