光电转换原理是什么
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光电转换原理是什么?
分析:
光电转换是靠摄像管来完成的,其结构如图1所示:
图1 光电导摄像管
1.组成
(1)电子枪
灯丝:用来加热阴极;
阴极:发射电子;
栅极:控制电子流的大小;
(第一阳极)加速极(A
1
),加有300V电压;
(第二阳极)聚焦极(A
2
)加有0-300V的电压;
网电极:与A
2
连在一起,在靶前形成均匀减速电场,从而使电子束在靶面能均匀垂直上靶。
(2)光敏靶
光敏靶是由几层不同的半导体材料构成的,其厚度只有10-20um。
朝向景物的一侧是信号板也叫信号电极,它是喷涂在玻璃上的一层透明金属导电层,在信号板的另一侧,则蒸镀了一层具有内光电效应的光敏半导体材料。
该材料在光的照射下电导率增加(即电阻减少),被摄景物各部分亮度不同,靶面上各部分的电导率相应变化,与较亮像素对应的靶单元电阻较小,而且各靶单元相互绝缘。
于是图像上的不同亮度就变成了靶面上各单元的不同电导率(即电阻)。
2.工作过程
当摄像管加上正常的工作电压时,阴极便向外发射电子,并在加速极和聚焦电场的作用下,形成很细的一束电子流射向靶面,如图2。
当电子束射向靶面某点时,便把该点对应的等效电阻R接入信号检,并与负载电阻R
L
、
电源E构成一个回路。
如下图,于是回路便有电流产生,即I=E/(R
L +R
1
)
当对应的像素发生变化时,R便发生变化,于是I也发生变化。
I流过负载R
L 时,在R
L
两端形成变化的电压VRL,由于这个电压反应了对应像素亮度随时间的变化,因而便为图像信号。
当在偏转磁场的作用下,电子束按照从左到右,从上到下的规律扫描靶面上各像素点时,便把按平面分布的各个像素的亮度依次转换成按时间顺序传送的电信号,实现了图像的分解
与光电转换。
3.图像信号的极性
(1)正极性。
被摄景物上的像素越亮,对应的信号电平越高,称正极性。
(2)负极性。
被摄景物上的像素越亮,对应的信号电平越低,称负极性。
图2 光电转换原理示意图。