光电器件及应用

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 五、火焰检测报警器 • 火焰检测报警器是当物质燃烧时, 在产生烟雾和放出大量气体时,
也会产生可见或不可见的光辐射。 该报警器也称为感光式火灾探测 器, 是用于响应火灾的光特性, 即感应火焰燃烧的光照强度和火焰 的闪烁频率, 如图2 -7 所示。 • 六、光敏电阻的特点 • 优点: 光敏电阻具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用 • 寿命长、体积小、无极性、使用方便等优点, 所以应用广泛。 此外 , 许多光敏电阻对红外线敏感, 适宜在红外线光谱区工作。 • 缺点: 响应时间长, 频率特性差, 强光线性差, 受温度影响大。 型 号相同的光敏电阻参数参差不齐, 并且由于光照特性的非线性, 不 适宜在测量要求线性的场合工作, 常用作开关式光电信号的传感元 件。
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• (3) 在明暗环境发生变化的情况下, 对比电路结构和光敏电阻在电 路中的工作情况。
• (4) 在规定课时内完成几个应用电路的认识。
• 相关知识
• 一、光敏电阻调光电路 • 光控调光电路工作原理是当周围光线变弱时引起光敏电阻RG 的阻
值增加, 使加在电容C 上的分压上升, 进而使可控硅的导通角增大 , 达到增大照明灯两端电压的目的; 反之, 若周围的光线变亮, 则 RG 的阻值下降,导致可控硅的导通角变小, 照明灯两端的电压也 同时下降, 使灯光变暗,从而实现对灯光照度的控制, 如图2 -2 所示。
具有放大功能。 目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。 这是 由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。 硅光电 三极管是用N 型硅单晶做成N - P - N 结构的。 管芯基区面积做 得较大, 发射区面积却做得较小, 入射光线主要被基区吸收。
上一页 下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 三、光敏电阻应用电路测量 • 光敏电阻属于半导体光敏器件, 除具有灵敏度高、反应速度快、光
谱特性及R 值一致性好等特点外, 在高温、潮湿的恶劣环境下, 还 能保持高度的稳定性和可靠性。 可广泛应用于照相机、太阳能庭院 灯、草坪灯、验钞机、石英钟、音乐杯、礼品盒、迷你小夜灯、光声 控开关、路灯自动开关以及各种光控玩具、光控灯饰、灯具等自动开 关控制领域。 光敏电阻应用测量内容主要包括: • (1) 任务实施过程中, 找准光敏电路控制电路结构。 • (2) 根据任务描述, 在教师指导下正确使用仪器仪表, 得到所安排 的测量要求。
• 光电三极管有3 根引线的也有两根引线的, 管型分为PNP 和NP N 型两种。 常见的硅光电三极管有金属壳封、环氧平头式及微型。 怎样识别其管脚呢? 对于金属壳封装的, 金属下面有一个凸块, 与 凸块最近的那只脚为发射极e。 如果该管仅有两只脚, 那么剩下的 管脚则是光电三极管的集电极c; 假若该管有3 只脚, 那么离e 脚 最近的则是基极b, 离e 脚远者是集电极c。 对环氧平头式、微型 光电三极管的管脚识别方法是这样的: 由于这两种管子的两只脚不一 样, 所以识别最容易, 长脚为发射极e, 短脚为集电极c。 图2 -11 所示为光电三极管的结构、符号和外形。管 的应用产品
• 三、光电二极管伏安特性 • 其实验装置原理电路如图2 -14 所示。 • 四、光电三极管光电流测试及光照特性实验 • 光电三极管光电流测试及光照特性实验装置原理电路如图2 -15
所示。 • 五、光电三极管伏安特性实验 • 光电三极管伏安特性实验装置原理电路如图2 -16 所示。
路中的工作情况。 • (4) 在规定课时内完成几个应用电路的认识。
上一页 下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 测量要求主要包括: • (1) 实验之前, 请仔细阅读实验仪器说明, 弄清实验箱各部分的功
能意义。 • (2) 当电压表和电流表显示为“1” 时, 说明超过量程, 应更换为
电二极管和光电三极管的暗电流非常小, 只有nA 数量级。 这样, 实验操作过程中, 对电流表的要求较高。 在本实验中, 采用电路中 串联大电阻的方法, 将图2 -12 中的RL 改为20 MΩ, 再利用 欧姆定律计算出支路中的电流即为所测器件的暗电流, 如图2 -1 2 所示, I暗= U / RL。 • 二、光电二极管光电流测试 • 光电二极管光电流测试实验装置原理图如图2 -13 所示。
上一页 下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 六、PIN 型光电二极管———PIN 管 • 为了提高PN 结硅光电二极管的时间响应, 消除在PN 结外光生载
流子的扩散运动时间, 常采用在P 区与N 区之间生成I 型层, 构 成图2 -17 所示的PIN 结构光电二极管, PIN 结构的光电 二极管与PN 结型的光电二极管在外形上没有区别。 • 七、雪崩光电二极管———APD 管 • 当光电二极管的PN 结加相当大的反向偏压时, 在耗尽层内将产生 一个很高的电场, 它足以使在强电场区漂移的光生载流子获得充分 的动能,通过与晶格原子碰撞将产生新的电子- 空穴对。 新的电子 - 空穴对在强电场作用下, 分别向相反的方向运动, 在运动过程中 又可能与原子碰撞再一次产生新的电子- 空穴对。 如此反复, 形成 雪崩式的载流子倍增。 这个过程就是APD 的工作基础, 即雪崩倍 增过程, 其结构如图2 -18 所示。
上一页 下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 三、光电二极管、光电三极管应用电路测试要求 • 测量内容主要包括: • (1) 任务实施过程中, 找准应用电路中光电二极管、光电三极管。 • (2) 根据任务描述, 在教师指导下正确使用仪器仪表, 得到所安排
的测量要求。 • (3) 在明暗环境发生变化的情况下, 对比电路结构和光敏电阻在电
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 1.光敏电阻分类 • 根据光敏电阻器的光谱特性, 光敏电阻器可分为以下几类: 紫外光敏 • 电阻器, 用于探测紫外线; 可见光敏电阻器, 主要用于自动控制、
光电跟踪以及照相机的自动曝光等场合; 红外光敏电阻器, 主要用 于导弹制导、光报警装置、人体病变探测、红外通信等工作中。 • 2.光敏电阻结构组成 • 在一块均匀光电导体两端加上电极, 贴在硬质玻璃、云母、高频陶 瓷或其他绝缘材料基板上, 两端接有电极引线, 封装在带有窗口的 金属或塑料外壳内, 如图2 -1 所示。
下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 2.光生伏特效应 • 光生伏特效应是基于半导体PN 结基础上的一种将光能转换成电能
的效应。 当入射光的辐射作用在半导体PN 结上产生本征吸收时, 价带中的光生空穴与导带中的光生电子在PN 结内建电场的作用下 分开, 形成光生伏特电压或光生电流的现象。 • 二、光敏电阻概述 • 光敏电阻器是一种电导率随吸收的光量子多少而变化的电子元件。 当某种物质受到光的照射时, 载流子浓度增加, 从而增加了电导率 , 这就是光电导效应。 这种附加的电导称为光电导。 利用具有光电 导效应的材料(如Si、Ge 等本征半导体与杂质半导体以及CdS 、CdSe、PbS 等) 可以制成电导率随入射光辐射量变化而变化 的器件, 这类器件被称为光电导器件。
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品任务2认识光电二极管光电三极管的应用产品任务3认识硅光电池的应用电路及产品任务4认识led的应用电路及产品返回被光激发所产生的载流子自由电子或空穴仍在物质内部运动使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象称为内光电效应
情境二 光电器件及应用
• 任务1 • 任务2
产品
内光电效应按其工作原理可分为两种, 即光电导效应和光生伏特效 应。 • 1.光电导效应 • 光电导效应可分为本征光电导效应与杂质光电导效应两种。 本征半 导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带产生本征吸收 , 导带中产生光生自由电子, 价带中产生光生自由空穴。 光生电子 与空穴使半导体的电导率发生变化。 这种在光的作用下由本征吸收 引起的半导体电导率的变化现象, 称为本征光电导效应。
合适量程。 • (3) 连线之前保证电源关闭。 • (4) 实验过程中, 请勿同时拨开两种或两种以上的光源开关, 这样
会造成实验所测试的数据不准确。
上一页 下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 相关知识
• 一、光电二极管暗电流测试 • 实验装置原理电路如图2 -12 所示。 但是在实际操作过程中, 光
下一页 返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 光的强度越大, 反向电流也越大。 光的变化引起光电二极管电流变 化, 这就可以把光信号转换成电信号, 称为光电传感器。 图2 - 9 所示为光电二极管的结构, 图2 - 10 所示为光电二极管的符 号。
• 二、光电三极管概述 • 光电三极管是在光电二极管的基础上发展起来的光电器件, 它本身
上一页
返回
任务3认识硅光电池的应用电路及产品
• 任务3 • 任务4
认识光敏电阻的应用电路及产品 认识光电二极管、 光电三极管的应用
认识硅光电池的应用电路及产品 认识 LED 的应用电路及产品
返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 任务描述
• 一、内光电效应 • 被光激发所产生的载流子(自由电子或空穴) 仍在物质内部运动, 使 • 物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象, 称为内光电效应。
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 四、照相机自动曝光电路 • 照相机的自动曝光控制, 最早是以曝光表表头控制的速度优先光圈
自动的方式实现的。 目前在自动控制中这种方式已被淘汰, 而主要 应用电子快门(光圈优先快门自动) 和电子程序快门来实现。 平视取 景镜头快门照相机中, 目前主要采用电子程序快门来实现自动曝光 。 而在单镜头反光照相机中的自动曝光控制则主要是应用焦平面电 子快门。 如图2 -6 所示, 光照强度强时, 曝光时间短; 光照强 度弱时, 曝光时间长。
上一页
返回
任务2 认识光电二极管、光电三极管 的应用产品
• 任务描述
• 一、光电二极管概述 • 光电二极管(Photo - Diode) 和普通二极管一样, 也是由
一个PN 结组成的半导体器件, 也具有单方向导电特性。 但在电路 中它不是作整流元件, 而是把光信号转换成电信号的光电传感器件 。 • 普通二极管在反向电压作用时处于截止状态, 只能流过微弱的反 • 向电流, 光电二极管在设计和制作时尽量使PN 结的面积相对较大 , 以便接收入射光。 光电二极管是在反向电压作用下工作的, 没有 光照时,反向电流极其微弱, 称为暗电流; 有光照时, 反向电流迅 速增大到几十微安, 称为光电流。
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 二、光敏电阻光控开关电路 • 以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形
式, 如自锁亮激发、暗激发及精密亮激发、暗激发等。 • 1.暗激发继电器开关电路 • 一种简单的暗激发继电器开关电路工作原理: 当照度下降到设置值时 • 由于光敏电阻阻值上升激发VT1 导通, VT2 的激励电流使继电器
工作, 常开触点闭合, 常闭触点断开, 实现对外电路的控制, 如图 2 -3 所示。
上一页 下一页 返回
任务1认识光敏电阻的应用电路及产品
• 2.暗激发时滞继电器开关电路 • 其工作原理是当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放I
C的反相端电位升高, 其输出激发VT 导通, VT 的激励电流使继 电器工作,常开触点闭合, 常闭触点断开, 实现对外电路的控制, 如图2 -4 所示。 • 三、照明灯的光电控制电路 • 其工作原理是晚上光线很暗, CdS 光敏电阻RG 阻值很大, 流过 继电器的电流很小, 使继电器不动作, 路灯接通电源点亮。 早上, 天渐渐变亮,即照度逐渐增大, CdS 光敏电阻RG 受光照后阻值 变小, 流过继电器的电流逐渐增大, 当照度达到一定值时, 流过继 电器的电流足以使继电器动作,使其闭合, 如图2 -5 所示。
相关文档
最新文档