光電傳感器-光電池（傳感技術課件）

任務6.1光敏傳感器任務6.2光電池項目6光電傳感器任務6.3光電管6.2光電池光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件。由于它可把太陽能直接變電能，又稱為太陽能電池。它是發(fā)電式有源元件(有源器件是指能夠控制能量的元件，如晶體管，場效應管等)。工作原理：它有較大面積的PN結，當光照射在面積較大的光電池P區(qū)表面，產(chǎn)生電子-空穴對，光生電子因PN結的內(nèi)電場而漂移到負極，空穴留在P區(qū)（P區(qū)帶正電，對應N區(qū)帶負電），從而產(chǎn)生光生電動勢E。光照越強，光生電動勢就越大。命名方式：把光電池的半導體材料的名稱冠于光電池之前。如，硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。目前,應用最廣、最有發(fā)展前途的是硅光電池。以硅光電池為例硅光電池結構圖硅光電池的工作原理示意圖光電池光電池的表示符號、基本電路光電池光電池外形光敏面光電池的基本特性(1)光譜特性

光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。從右圖可知，不同材料的光電池，光譜響應峰值所對應的入射光波長是不同的，硅光電池波長在0.8μm附近，硒光電池在0.5μm附近。硅光電池的光譜響應波長范圍為0.4~1.2μm，而硒光電池只能為0.38~0.75μm?？梢姡韫怆姵乜梢栽诤軐挼牟ㄩL范圍內(nèi)得到應用。

(2)光電池的光照特性一個典型的硅光電池的光電特性開路電壓為對數(shù)特性短路電流為線性特性1—光電池負載開路時開路電壓曲線2—負載短路時短路電流曲線光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動勢是不同的，它們之間的關系就是光照特性。光電池的基本特性從圖中看出，短路電流在很大范圍內(nèi)與光照強度呈線性關系，開路電壓（即負載電阻無限大時）與光照度的關系是非線性的，并且當照度在2000lx時就趨于飽和了。因此用光電池作為測量元件時，應把它當作電流源的形式來使用，不宜用作電壓源。(2)光電池的光照特性光電池的基本特性（3）頻率特性光電池的頻率響應就是指光電池的輸出電流隨照射光頻率變化的關系。由于光電池PN結面積較大，極間電容大，故頻率特性較差。圖示為光電池的頻率響應曲線。由圖可知，硅光電池具有較高的頻率響應，如曲線2，而硒光電池則較差，如曲線1。1—硒光電池2—硅光電池光電池的基本特性（4）溫度特性

溫度對光電池的影響很大。隨著溫度的不斷增加，開路電壓下降，短路電流上升，如圖所示。在強光照射時要注意器件本身的溫升，一般情況下，硒光電池的結溫不應超過50℃，硅光電池的結溫不應超過200℃，否則，光電池的晶格結構會遭到破壞，從而毀壞光電池。光電池的基本特性光電池的應用光電池主要有兩大類型的應用：將光電池作光伏器件使用，利用光伏作用直接將大陽能轉換成電能，即太陽能電池。這是全世界范圍內(nèi)人們所追求、探索新能源的一個重要研究課題。太陽能電池已在宇宙開發(fā)、航空、通信設施、太陽電池地面發(fā)電站、日常生活和交通事業(yè)中得到廣泛應用。目前太陽電池發(fā)電成本尚不能與常規(guī)能源競爭，但是隨著太陽電池技術不斷發(fā)展，成本會逐漸下降，太陽電池定將獲得更廣泛的應用。將光電池作光電轉換器件應用，需要光電池具有靈敏度高、響應時間短等特性，但不必需要像太陽電池那樣的光電轉換效率。這一類光電池需要特殊的制造工藝，主要用于光電檢測和自動控制系統(tǒng)中。光電池在動力方面的應用太陽能賽車太陽能電動機模型太陽能硅光電池板太陽能手機充電器太陽能供電LED警示標志牌太陽能電池光電池在動力方面的應用光電池在動力方面的應用太陽能發(fā)電光電池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通，繼電