10_1汽车传感器课件 原理与结构
合集下载
《图解汽车传感器结构原理与检修》课件 3气体和液体流量传感器
（2）检测 2009款上海别克君威轿车采用的MAF传感器为热 丝式空气流量传感器，该传感器使用热线电阻式元件，此元 件与温度补偿电阻、精密电阻、电桥电阻及环境温度传感器 共同组成惠斯登电桥。热线式空气流量传感器为三导线型传 感器，安装在进气管中
对热丝式空气流量传感器进行检测时，应主要检测 空气流量传感器的输出信号电压。首先关闭点火开关， 拔下传感器插接器；然后将点火开关转至ON，但不起 动发动机；用数字万用表电压挡测量空气流量传感器 信号端子和搭铁端子之间的电压，即A端子与B端子 间的电压，该电压应为5V；当传感器输出电压正常 时，可用吹风机向此传感器进气口处吹风，其信号电 压应随吹风量大小的变化而变化，且应符合标准规定 值范围，否则说明空气流量传感器已损坏，应当予以 更换。
在热丝式空气流量计电路中，热丝是惠斯登桥形电路的1个 桥臂，如图3-2a所示。由比较放大器控制的电源转换器供给 电桥4个臂的电流，使电桥保持平衡，即A、B两点的电位相 等。当空气通过流量计时，进入小喉管的气流流过热丝周围， 使其冷却，温度下降，电阻随之减小。热丝电阻的减小使A 点电位高于B点电位，电桥失去平衡。为了使电桥恢复平衡， 此时比较放大器会使电源转换器增加供给电桥的电流，流过 热丝的电流也因此增大，使其温度升高、电阻增大，直至电 桥达到新的平衡。
L型流量传感器是利用流量传感器直接测量吸入进气管空气 流量的传感器。L型流量传感器安装在空气滤清器至节气门 之间的进气通道上。因为采用直接测量方法，所以进气量的 测量精度较高，控制效果优于D型燃油喷射系统。L型流量传 感器又分为体积流量型和质量流量型两种类型。汽车发动机 燃油喷射系统采用的体积流量型传感器有叶片式、量芯式、 涡流式流量传感器3种，质量流量型传感器有热丝式和热膜 式流量传感器两种。
汽车各传感器构造与原理
汽车各传感器构造与原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）电子控制系统构造与原理电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成传感器的类型及功能一、节气门位置传感器二、进气温度传感器（THA）三、冷却液温度传感器（THW）3.控制电路·THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小·E2：传感器接地四、曲轴/凸轮轴位置和转速传感器1.功用、类型及位置·功用：检测活塞上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时。
·类型：电磁感应式（磁电式）、光电式、霍尔式·位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内。
1、磁电式（1）结构与原理（2）丰田TCCS系统，位于分电器内.五、氧传感器1.功用与类型·功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。
氧传感器测定排气中氧浓度信号，发动机ECU据此信号反馈修正喷油量，控制空燃比控制于理论值范围内，使三元催化转换器效果最佳。
氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态·类型：氧化锆式(应用最多)和氧化钛式（2）氧化锆式①结构型式·锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管·锆管内侧：大气·锆管外侧：排气六、爆震传感器（2）输出特性4.控制电路·七、电子单元（ECU）1.电子单元组成2.电子单元工作过程·从传感器来的信号，首先进入输入回路，对具体信号进行处理。
如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过A/D转换，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。
·大多数信息，暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。
第10章 加速度G传感器.ppt
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
辅助传感器为笛簧开关型，玻璃管内充入了惰性气体，触点 采用了镀金与镀锗工艺。 当传感器受到前方的强烈冲击，动作时，在惯性力作用下， 永久磁铁滑动、笛簧开关闭合(ON)。
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 6“陆地巡洋舰”牌车ABS用加速度 传感器
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 2“塞普达”车安全气囊用传感器
“塞普达”车与“滑翔机牌”采用同样的安全气囊，但所用 传感器不同，“塞普达”车用前安全气囊传感器的结构称为 滚轴式传感器，它是由滚柱、片簧及挡销等构成的，其中滚 柱和旋转触头制为一个合件，片簧和固定触点制为一个合件. 在传感器不起作用时，在片簧预加载荷的作用下，滚柱靠在 挡销上，固定触头与旋转触头处于断开状态。当加有冲击时， 在惯性力的作用下，滚柱转动，与滚柱成为合件的旋转触头 移动，当其与固定触头接触时，对外输出ON信号。
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 5“西维克”牌车安全气囊用传感器
西维克牌车安全气囊用传感器分主传感器和辅助传感器两种， 前者为气体阻尼型，后者为笛簧开关型，这两种传感器均内 装于转向器轿车辅助保护系统(SRS)中。 主传感器的本体内装于封有惰性气体的金属壳中，且采用了 耐久性非常好的镀金触头。主传感器的工作原理:当前方受到 强烈冲击时，在克服了弹簧弹力与阻尼力后，在惯性力的作 用下，重块即动触头滑动，与触头接触，传感器有ON信号 输出。
普通简称为4WD车的就是四轮驱动车，有时4个车轮大致是 同相位减速的，特别是在低μ道路上，这种趋向更加显著， 因而这种ABS控制是不可靠的，所以采用了G传感器，视道 路状态是高μ或是低μ，改变运算方法，这才是可靠的ABA 系统.
10.1 加速度传感器工作原理概述
辅助传感器为笛簧开关型，玻璃管内充入了惰性气体，触点 采用了镀金与镀锗工艺。 当传感器受到前方的强烈冲击，动作时，在惯性力作用下， 永久磁铁滑动、笛簧开关闭合(ON)。
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 6“陆地巡洋舰”牌车ABS用加速度 传感器
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 2“塞普达”车安全气囊用传感器
“塞普达”车与“滑翔机牌”采用同样的安全气囊，但所用 传感器不同，“塞普达”车用前安全气囊传感器的结构称为 滚轴式传感器，它是由滚柱、片簧及挡销等构成的，其中滚 柱和旋转触头制为一个合件，片簧和固定触点制为一个合件. 在传感器不起作用时，在片簧预加载荷的作用下，滚柱靠在 挡销上，固定触头与旋转触头处于断开状态。当加有冲击时， 在惯性力的作用下，滚柱转动，与滚柱成为合件的旋转触头 移动，当其与固定触头接触时，对外输出ON信号。
上一页 下一页 返回
10.1 加速度传感器工作原理概述
10. 1. 5“西维克”牌车安全气囊用传感器
西维克牌车安全气囊用传感器分主传感器和辅助传感器两种， 前者为气体阻尼型，后者为笛簧开关型，这两种传感器均内 装于转向器轿车辅助保护系统(SRS)中。 主传感器的本体内装于封有惰性气体的金属壳中，且采用了 耐久性非常好的镀金触头。主传感器的工作原理:当前方受到 强烈冲击时，在克服了弹簧弹力与阻尼力后，在惯性力的作 用下，重块即动触头滑动，与触头接触，传感器有ON信号 输出。
普通简称为4WD车的就是四轮驱动车，有时4个车轮大致是 同相位减速的，特别是在低μ道路上，这种趋向更加显著， 因而这种ABS控制是不可靠的，所以采用了G传感器，视道 路状态是高μ或是低μ，改变运算方法，这才是可靠的ABA 系统.
《汽车传感器》课件
监测发动机温度、气流、氧气和压力等参数。
刹车传感器
检测刹车踏板的压力和车速等信息。
油箱传感器
测量油箱内的液位以及油量。
气囊传感器
感知车辆碰撞并触发气囊的部署。
汽车传感器的优缺点
优点
• 提升车辆安全性和性能 • 实现智能化驾驶和自动化功能 • 诊断和排除故障更方便
缺点
• 成本较高，增加了车辆维护费用 • 传感器故障可能导致错误的数据 • 对环境要求较高，易受干扰
2发展，为驾驶体验和交通安全做出更大贡献。
3 传感器的重要性
传感器是现代汽车不可或缺的重要组成部分，为车辆提供了准确和实时的信息。
3 传感器的作用
传感器可以通过检测各种参数和信息来监测车辆的状态和环境。
汽车传感器的分类
感应式传感器
通过感应磁场、电流或者电压的改变来检测信息。
电容式传感器
利用电容的变化来检测不同的物理量。
电化学传感器
根据电化学反应来检测目标物。
光电传感器
利用光电效应或光电二极管来检测光信号。
汽车传感器的应用
发动机传感器
《汽车传感器》PPT课件
汽车传感器是汽车中不可或缺的重要部件之一。本课件将介绍传感器的概念、 作用、分类、应用、优缺点、案例分析以及未来发展前景。
传感器的概念和作用
1 传感器的定义
传感器是一种能够接受外部信息，并将其转化为可用电信号的装置。
2 传感器的种类
各种传感器根据不同的工作原理和应用领域进行分类。
案例分析
1
普通车传感器应用案例
2
普通车型普遍采用传感器监测引擎状态、
空气质量和轮胎压力等基本参数。
3
豪车传感器应用案例
高端豪华车使用传感器实现多种智能化 和安全性功能，如自动泊车和盲区监测。
刹车传感器
检测刹车踏板的压力和车速等信息。
油箱传感器
测量油箱内的液位以及油量。
气囊传感器
感知车辆碰撞并触发气囊的部署。
汽车传感器的优缺点
优点
• 提升车辆安全性和性能 • 实现智能化驾驶和自动化功能 • 诊断和排除故障更方便
缺点
• 成本较高，增加了车辆维护费用 • 传感器故障可能导致错误的数据 • 对环境要求较高，易受干扰
2发展，为驾驶体验和交通安全做出更大贡献。
3 传感器的重要性
传感器是现代汽车不可或缺的重要组成部分，为车辆提供了准确和实时的信息。
3 传感器的作用
传感器可以通过检测各种参数和信息来监测车辆的状态和环境。
汽车传感器的分类
感应式传感器
通过感应磁场、电流或者电压的改变来检测信息。
电容式传感器
利用电容的变化来检测不同的物理量。
电化学传感器
根据电化学反应来检测目标物。
光电传感器
利用光电效应或光电二极管来检测光信号。
汽车传感器的应用
发动机传感器
《汽车传感器》PPT课件
汽车传感器是汽车中不可或缺的重要部件之一。本课件将介绍传感器的概念、 作用、分类、应用、优缺点、案例分析以及未来发展前景。
传感器的概念和作用
1 传感器的定义
传感器是一种能够接受外部信息，并将其转化为可用电信号的装置。
2 传感器的种类
各种传感器根据不同的工作原理和应用领域进行分类。
案例分析
1
普通车传感器应用案例
2
普通车型普遍采用传感器监测引擎状态、
空气质量和轮胎压力等基本参数。
3
豪车传感器应用案例
高端豪华车使用传感器实现多种智能化 和安全性功能，如自动泊车和盲区监测。
《图解汽车传感器结构原理与检修》课件 1汽车传感器概述
图1-8 万用表检测轮 速传感器
（2）电压检测法 对于有源传感器，由于工作时自身可以产 生电压，因此可以使用电压检测法来检测传感器工作是否正 常。例如氧传感器、磁电式曲轴位置/凸轮轴位置传感器、 爆震传感器等。仍以ABS用磁电式轮速传感器为例，拆开ABS ECU接线插座或拔下轮速传感器的接线插头，使被测车轮以 1r/s的速度转动时，使用万用表交流mV挡，测量各车轮的轮 速传感器对应端子间的电压，万用表指示值应为70mV以上。 如测量值低于规定值，原因可能是传感器与轮齿的间隙过大 或传感器本身有问题，需要更换新件。
（1）电阻检测法 电阻检测法主要用于可变电阻、电位计传 感器、磁电式传感器电阻的检测，对于半导体元件，一般要 与标准元件的测量值对比才能得出结论。例如，对于磁电式 轮速传感器，可以用欧姆表检查其电阻值，一般在室温时， 电阻在600～2300Ω范围内为正常。电阻太小为线圈短路；电 阻过大为连接不良；电阻非常大为断路；线圈与外壳导通为 搭铁。图1-8是用万用表检测轮速传感器的连接线路。
③ 根据测试灯发光二极管频闪信号，可以检查传感器是否有 脉冲输出，或ECU是否有执行信号输出。
4．万用表检测法
汽车上使用万用表，除了早期手工调码读取故障码要求使用 指针式万用表，一般都不主张使用指针式万用表，甚至在检 测某些元件时，特别是半导体元件、有关ECU电路时，强调 必须使用数字式万用表。这是因为数字式万用表阻抗大，通 过元器件的电流小，可以避免在测量时烧毁其他元器件。
（3）转换元件 转换元件指传感器中能将敏感元件感受（或 响应）的被测量转换成适合于传输和（或）测量的电信号部 分。当输出为规定的标准信号时，则一般称为变送器，又称 转换器，一般情况下不直接接受被测量，而是将敏感元件输 出的量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器的应变 片，它的作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。
（2）电压检测法 对于有源传感器，由于工作时自身可以产 生电压，因此可以使用电压检测法来检测传感器工作是否正 常。例如氧传感器、磁电式曲轴位置/凸轮轴位置传感器、 爆震传感器等。仍以ABS用磁电式轮速传感器为例，拆开ABS ECU接线插座或拔下轮速传感器的接线插头，使被测车轮以 1r/s的速度转动时，使用万用表交流mV挡，测量各车轮的轮 速传感器对应端子间的电压，万用表指示值应为70mV以上。 如测量值低于规定值，原因可能是传感器与轮齿的间隙过大 或传感器本身有问题，需要更换新件。
（1）电阻检测法 电阻检测法主要用于可变电阻、电位计传 感器、磁电式传感器电阻的检测，对于半导体元件，一般要 与标准元件的测量值对比才能得出结论。例如，对于磁电式 轮速传感器，可以用欧姆表检查其电阻值，一般在室温时， 电阻在600～2300Ω范围内为正常。电阻太小为线圈短路；电 阻过大为连接不良；电阻非常大为断路；线圈与外壳导通为 搭铁。图1-8是用万用表检测轮速传感器的连接线路。
③ 根据测试灯发光二极管频闪信号，可以检查传感器是否有 脉冲输出，或ECU是否有执行信号输出。
4．万用表检测法
汽车上使用万用表，除了早期手工调码读取故障码要求使用 指针式万用表，一般都不主张使用指针式万用表，甚至在检 测某些元件时，特别是半导体元件、有关ECU电路时，强调 必须使用数字式万用表。这是因为数字式万用表阻抗大，通 过元器件的电流小，可以避免在测量时烧毁其他元器件。
（3）转换元件 转换元件指传感器中能将敏感元件感受（或 响应）的被测量转换成适合于传输和（或）测量的电信号部 分。当输出为规定的标准信号时，则一般称为变送器，又称 转换器，一般情况下不直接接受被测量，而是将敏感元件输 出的量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器的应变 片，它的作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。
《汽车传感器》课件
压力传感器
总结词
检测压力变化
详细描述
压力传感器主要用于检测汽车各部位的压力变化，如发动机进气压力、制动系统压力、 气瓶压力等。它能够实时监测压力，并将数据传输给控制系统，以确保汽车各部件的正
常运行。
压力传感器
总结词
高精度测量
详细描述
压力传感器的测量精度对于汽车的稳 定运行至关重要。它能够提供准确的 压力数据，帮助控制系统及时调整工 作状态，以确保发动机和制动系统的 正常工作。
高精度
为了提高汽车的安全性和舒适性，传感器需要具备更高的 精度和灵敏度，以满足更精确的测量和控制需求。
汽车传感器面临的挑战
01
安全性和可靠性
汽车传感器需要具备高可靠性和长寿命，以保证汽车的安全性和稳定性
。同时，需要采取有效的措施来确保传感器的安全性和可靠性。
02 03
成本和价格
汽车传感器的制造成本和价格需要控制在合理的范围内，以确保传感器 的普及和应用。同时，需要采取有效的措施来降低制造成本和提高生产 效率。
底盘控制系统传感器
01
轮速传感器
检测车轮转速，用于控制ABS、ESP 等底盘控制系统。
横摆角速度传感器
检测车辆横摆运动，用于控制ESP等 底盘控制系统。
03
02
转向角传感器
检测方向盘转向角度，用于控制EPS 等底盘控制系统。
纵向加速度传感器
检测车辆纵向加速度，用于控制ESP 等底盘控制系统。
04
04
03
汽车传感器应用
发动机控制系统传感器
01
02
03
04
温度传感器
检测发动机冷却液温度和进气 温度，用于控制发动机启动、
《汽车传感器技术》课件
智能化趋势
随着人工智能技术的不断发展，汽车传感器将越来越智能化。传感器将具备自学习、自适 应和决策能力，能够根据不同的工况和环境因素进行自动调整和优化。
无线化趋势
无线传感器技术将逐渐应用于汽车领域，实现传感器与车辆之间的无线通信和数据传输。 这将简化传感器布线，降低系统成本和维护成本。
集成化趋势
未来汽车传感器将朝着集成化方向发展，实现多种传感器功能的集成和一体化。这将有助 于减小传感器体积和重量，提高其可靠性和稳定性。
传感器在牵引力控制系统中监测车轮转速和发动机转速，并将信号传递给控制系 统，控制系统根据传感器信号调节发动机输出和车轮打滑。
04
汽车传感器的技术挑 战与未来趋势
技术挑战：提高精度、稳定性与可靠性
01 02
精度挑战
随着汽车技术的不断发展，对传感器精度的要求也越来越高。为了提高 传感器的测量精度，需要不断优化传感器的设计、制造工艺和材料选择 。
监测节气门开度，将信号 传递给发动机控制系统， 控制发动机进气量。
曲轴位置传感器
检测曲轴位置，将信号传 递给点火控制系统，控制 点火时间。
转向角度传感器
监测方向盘转向角度，将 信号传递给转向控制系统 ，实现转向助力控制和车 辆稳定性控制。
速度传感器
车速传感器
检测车速，将信号传递给车速表和发动机控制系统，控制发动机 转速和换挡时机。
流量传感器
空气流量传感器
检测空气流量，将信号传递给发动机控制系统，控制燃油喷射和 点火时间。
油流量传感器
监测燃油流量，将信号传递给燃油泵控制系统，控制燃油泵的转 速和供油量。
水流量传感器
检测冷却水流量，将信号传递给发动机冷却水控制系统，控制冷 却水循环。
随着人工智能技术的不断发展，汽车传感器将越来越智能化。传感器将具备自学习、自适 应和决策能力，能够根据不同的工况和环境因素进行自动调整和优化。
无线化趋势
无线传感器技术将逐渐应用于汽车领域，实现传感器与车辆之间的无线通信和数据传输。 这将简化传感器布线，降低系统成本和维护成本。
集成化趋势
未来汽车传感器将朝着集成化方向发展，实现多种传感器功能的集成和一体化。这将有助 于减小传感器体积和重量，提高其可靠性和稳定性。
传感器在牵引力控制系统中监测车轮转速和发动机转速，并将信号传递给控制系 统，控制系统根据传感器信号调节发动机输出和车轮打滑。
04
汽车传感器的技术挑 战与未来趋势
技术挑战：提高精度、稳定性与可靠性
01 02
精度挑战
随着汽车技术的不断发展，对传感器精度的要求也越来越高。为了提高 传感器的测量精度，需要不断优化传感器的设计、制造工艺和材料选择 。
监测节气门开度，将信号 传递给发动机控制系统， 控制发动机进气量。
曲轴位置传感器
检测曲轴位置，将信号传 递给点火控制系统，控制 点火时间。
转向角度传感器
监测方向盘转向角度，将 信号传递给转向控制系统 ，实现转向助力控制和车 辆稳定性控制。
速度传感器
车速传感器
检测车速，将信号传递给车速表和发动机控制系统，控制发动机 转速和换挡时机。
流量传感器
空气流量传感器
检测空气流量，将信号传递给发动机控制系统，控制燃油喷射和 点火时间。
油流量传感器
监测燃油流量，将信号传递给燃油泵控制系统，控制燃油泵的转 速和供油量。
水流量传感器
检测冷却水流量，将信号传递给发动机冷却水控制系统，控制冷 却水循环。
《汽车传感器技术》PPT课件
120
光电式曲轴位置传感器
构造
精选ppt
121
原理
精选ppt
122
现代轿车的光电式曲轴位置传感器
精选ppt
123
霍尔式曲轴位置传感器
霍尔效应
精选ppt
124
构造
精选ppt
125
桑塔纳2000Gli轿车的霍尔式凸轮轴位置传感器
102
桑塔纳2000GSi综合式节气门位置传感器
精选ppt
103
精选ppt
104
精选ppt
105
曲轴位置传感器（发动机转速传感器）
曲轴位置传感器和发动机转速传感器制成一体， 既用于发动机曲轴位置、上止点位置的测定， 又用于发动机转速的测定。
发动机转速传感器的转速信号输入ECU，以便 使发动机控制系统、起动系统、ABS/TRAC （ASR）制动防滑控制系统、悬架系统、导航 系统等各种装置能正常工作。
1-膜盒;2-接进气管；3-输出电压；4-基准电压
精选ppt
83
可变电感式
振荡器输出的交变电压通过线圈W1， 由互感作用而使线圈W2产生电压，电 压的大小由两线圈耦合情况而定。耦 和越紧，输出电压越大，所以在铁心 向两线中间运动时，输出电压信号会 得到增强。
1-膜盒;2-接进气管；3-线圈W1；4-铁心；5-线圈W2
17
检测
精选ppt
18
参考值
温度（℃）
0 20 40 60 80
电阻（kΩ） 6 2.2 1.1 0.6
0.25
精选ppt
19
桑塔纳2000GSi轿车的冷却液温度传感器
精选ppt
20
捷达轿车冷却液温度传感器
1-电源插座 2-壳体 3-NTC电阻 4-冷却液温度传感器G62及水温表传感器（G2）
相关主题
- 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、"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、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)。
2013-7-17 13
光敏二极管的反向偏置接 线（参考上页图）及光电特性 演示
在没有光照时，由于二 极管反向偏置，反向电流 （暗电流）很小。
光照
—
UO
+
光敏二 极管的 反向偏 置接法
2013-7-17
当光照增加 时，光电流IΦ 与光照度成正 比关系。 14
光敏三极管
光敏三极管有两个PN结。与普通
参数 光敏面直径 单位 mm GD3250-A GD3250-B 0.2 0.5 GD3250-C 0.8
工作电压
暗电流 响应度 上升时间
V
nA V/w ns
100~150
≤15 60 ≤1 ≤1 -20~+40
TO型 光纤型
100~150
≤25 60 ≤3 0.07 ≤1.5 -20~+40
150~250
2013-7-17 22
光电池外形
光敏面
2013-7-17
23
能提供较大电流的 大面积光电池外形
2013-7-17
24
其他光电池及在照度测量中的应用
柔光罩下面为圆形光电池
2013-7-17 25
光电池在动力方面的应用
太阳能赛车 太阳能 硅光电池板
太阳能电动机模型
2013-7-17
26
光电池在动力方面的应用（续）
太阳能发电
2013-7-17
27
光电池在动力方面的应用（续）
光电池在人造卫星上的应用
2013-7-17 28
光电池的光电特性
开路电压为 对数特性
短路电流为 线性特性
一个典型的硅光电池的光电特性 1—开路电压曲线 2—短路电流曲线
2013-7-17 29
休 息 一 下
2013-7-17
30
2013-7-17 10
APD光敏二极管（雪崩光敏二极管）
硅雪崩光电二极管是采用n+p-πp+型结构的可见 光和近红外探测器，它具有高响应度，高信噪比， 高响应速度等特点，可广泛应用于微光信号检测、 长距离光纤通信、激光测距、激光制导等光电信息 传输和光电对抗系统。
2013-7-17
11
GD3250系列硅雪崩光电二极管的特性参数
≤35 60 ≤4 0.09 ≤2 -20~+40
噪声等效功率 Pw/Hz1/2 0.05 结电容 pF 使用温度范围 ℃
封装形式
TO型
TO型
光敏二极管的反向偏置接法
在没有光照时，由 于二极管反向偏置，所 以反向电流很小，这时 的电流称为暗电流，相 当于普通二极管的反向 饱和漏电流。当光照射 在二极管的PN结（又称 耗尽层）上时，在PN结 附近产生的电子-空穴 对数量也随之增加，光 电流也相应增大，光电 流与照度成正比。
2013-7-17
8
红外发射、接收对管外形
红外发射管
红外接收管
2013-7-17 9
PIN光电二极管
PIN光电二极管是在P区和N区之间插入一层电阻 率很大的I层，从而减小了PN结的电容，提高了工作 频率。PIN光敏二极管的工作电压（反向偏置电压） 高，光电转换效率高，暗电流小，其灵敏度比普通的 光敏二极管高得多，响应频率可达数十兆赫，可用作 各种数字与模拟光纤传输系统，各种家电遥控器的接 收管（红外波段）、UHF 频带小信号开关、中波频带 到1000MHZ之间电流控制、可变 衰减器、各种通信设备收发天线的 高频功率开关切换和RF领域的高 速开关等。特殊结构的PIN二极 管还可用于测量紫外线或射线等。
暗电流（越小越好）
2013-7-17 6
光敏二极管
将光敏二极管的 PN 结设置在透明管 壳顶部的正下方，光 照射到光敏二极管的 PN结时，电子-空穴 对数量增加，光电流 与照度成正比。
2013-7-17
7
光敏二极管外形
光敏二极管阵列
包含1024个InGaAs元件 的线性光电二极管阵列，可用 于分光镜。
紫外管外形
当入射紫外 线照射在紫外管 阴极板上时，电 子克服金属表面 对它的束缚而逸 出金属表面，形 成电子发射。紫 外管多用于紫外 线测量、火焰监 测等。
2013-7-17
紫外线
4
光敏电阻
当光敏电阻受到 光照时， 阻值减小。
2013-7-17
5
光敏电阻演示
当光敏 电阻受到光 照时，光生 电子—空穴 对增加，阻 值减小，电 流增大。
用光照射某一物体，可以看作物体 受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组 成这物体的材料吸收光子能量而发生相 应电效应的物理现象称为光电效应。 外光电效应：在光线的作 用下能使电子逸出物体表面的 现象称为外光电效应，基于外 光电效应的光电元件有紫外光 电管、光电倍增管、光电摄像 管等。
2013-7-17 3
2013-7-17 20
光敏晶闸管外形
光敏面
2013-7-17
在N型衬底上制造一薄层P型层作为光 照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射 光子的能量足够大时，P型区每吸收一个光 子就产生一对光生电子—空穴对， 光生 电 子—空穴对的的扩散运动使电子通过漂移运 动被拉到N型区，空穴留在P区，所以N区带 负电，P区带正电。如果光照是连续的，经 短暂的时间，PN结两侧就有一个稳定的光生 电动势输出。
三极管相似，有电流增益，灵敏度比光
敏二极管高。多数光敏三极管的基极没
有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，
所以其外型与光敏二极管相似，从外观
上很难区别。
2013-7-17
15
光敏三极管外形
2013-7-17
16
光敏三极管内部结构
b)管芯结构 c）结构简化图 1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 8—SiO2保护圈 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区 12—发射结
第十章
光电传感器
本章学习光电效应、光电元件 的结构、工作原理、特性以及光电 传感器的各种应用，掌握光电开关 及光电断续器的使用方法。
2013-7-17
1
1905年德国物 理学家爱因斯坦用 光量子学说解释了 光电发射效应，并 为此而获得1921年 诺贝尔物理学奖。
2013-7-17
2
第一节
光电效应及光电元件
2013-7-17 17
a) 内部组成
硅光敏晶体管的光谱特性
电磁波频谱
2013-7-17
18
光电特性
IΦ
请判断灵敏度的高低
光敏 三极管
4mA
光 电 流
光敏 二极管
0.3mA
光照 3000lx
E
19
0
2013-7-17
请计算当E=100lx时，光敏二极管的光电流IΦ
光敏晶闸管
光敏晶闸管有三个引出电极，即阳极a、阴极 k和门极g 。它的顶部有一个玻璃透镜，光敏晶闸 管的阳极与负载串联后接电源正极，阴极接电源 负极，门极可悬空。当有一定照度的光信号通过 玻璃窗口照射到正向阻断的PN结上时，将产生门 极电流，从而使光敏晶闸管从阻断状态变为导通 状态。导通后，即使光照消失，光敏晶闸管仍维 持导通。要切断已触发导通的光敏晶闸管，必须 使阳极与阴极的电压反向，或使负载电流小于其 维持电流。光敏晶闸管的特点是：导通电流比光 敏三极管大得多，工作电压有的可达数百伏，因 此输出功率大，可用于工业自动检测控制。
光敏二极管的反向偏置接 线（参考上页图）及光电特性 演示
在没有光照时，由于二 极管反向偏置，反向电流 （暗电流）很小。
光照
—
UO
+
光敏二 极管的 反向偏 置接法
2013-7-17
当光照增加 时，光电流IΦ 与光照度成正 比关系。 14
光敏三极管
光敏三极管有两个PN结。与普通
参数 光敏面直径 单位 mm GD3250-A GD3250-B 0.2 0.5 GD3250-C 0.8
工作电压
暗电流 响应度 上升时间
V
nA V/w ns
100~150
≤15 60 ≤1 ≤1 -20~+40
TO型 光纤型
100~150
≤25 60 ≤3 0.07 ≤1.5 -20~+40
150~250
2013-7-17 22
光电池外形
光敏面
2013-7-17
23
能提供较大电流的 大面积光电池外形
2013-7-17
24
其他光电池及在照度测量中的应用
柔光罩下面为圆形光电池
2013-7-17 25
光电池在动力方面的应用
太阳能赛车 太阳能 硅光电池板
太阳能电动机模型
2013-7-17
26
光电池在动力方面的应用（续）
太阳能发电
2013-7-17
27
光电池在动力方面的应用（续）
光电池在人造卫星上的应用
2013-7-17 28
光电池的光电特性
开路电压为 对数特性
短路电流为 线性特性
一个典型的硅光电池的光电特性 1—开路电压曲线 2—短路电流曲线
2013-7-17 29
休 息 一 下
2013-7-17
30
2013-7-17 10
APD光敏二极管（雪崩光敏二极管）
硅雪崩光电二极管是采用n+p-πp+型结构的可见 光和近红外探测器，它具有高响应度，高信噪比， 高响应速度等特点，可广泛应用于微光信号检测、 长距离光纤通信、激光测距、激光制导等光电信息 传输和光电对抗系统。
2013-7-17
11
GD3250系列硅雪崩光电二极管的特性参数
≤35 60 ≤4 0.09 ≤2 -20~+40
噪声等效功率 Pw/Hz1/2 0.05 结电容 pF 使用温度范围 ℃
封装形式
TO型
TO型
光敏二极管的反向偏置接法
在没有光照时，由 于二极管反向偏置，所 以反向电流很小，这时 的电流称为暗电流，相 当于普通二极管的反向 饱和漏电流。当光照射 在二极管的PN结（又称 耗尽层）上时，在PN结 附近产生的电子-空穴 对数量也随之增加，光 电流也相应增大，光电 流与照度成正比。
2013-7-17
8
红外发射、接收对管外形
红外发射管
红外接收管
2013-7-17 9
PIN光电二极管
PIN光电二极管是在P区和N区之间插入一层电阻 率很大的I层，从而减小了PN结的电容，提高了工作 频率。PIN光敏二极管的工作电压（反向偏置电压） 高，光电转换效率高，暗电流小，其灵敏度比普通的 光敏二极管高得多，响应频率可达数十兆赫，可用作 各种数字与模拟光纤传输系统，各种家电遥控器的接 收管（红外波段）、UHF 频带小信号开关、中波频带 到1000MHZ之间电流控制、可变 衰减器、各种通信设备收发天线的 高频功率开关切换和RF领域的高 速开关等。特殊结构的PIN二极 管还可用于测量紫外线或射线等。
暗电流（越小越好）
2013-7-17 6
光敏二极管
将光敏二极管的 PN 结设置在透明管 壳顶部的正下方，光 照射到光敏二极管的 PN结时，电子-空穴 对数量增加，光电流 与照度成正比。
2013-7-17
7
光敏二极管外形
光敏二极管阵列
包含1024个InGaAs元件 的线性光电二极管阵列，可用 于分光镜。
紫外管外形
当入射紫外 线照射在紫外管 阴极板上时，电 子克服金属表面 对它的束缚而逸 出金属表面，形 成电子发射。紫 外管多用于紫外 线测量、火焰监 测等。
2013-7-17
紫外线
4
光敏电阻
当光敏电阻受到 光照时， 阻值减小。
2013-7-17
5
光敏电阻演示
当光敏 电阻受到光 照时，光生 电子—空穴 对增加，阻 值减小，电 流增大。
用光照射某一物体，可以看作物体 受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组 成这物体的材料吸收光子能量而发生相 应电效应的物理现象称为光电效应。 外光电效应：在光线的作 用下能使电子逸出物体表面的 现象称为外光电效应，基于外 光电效应的光电元件有紫外光 电管、光电倍增管、光电摄像 管等。
2013-7-17 3
2013-7-17 20
光敏晶闸管外形
光敏面
2013-7-17
在N型衬底上制造一薄层P型层作为光 照敏感面，就构成最简单的光电池。当入射 光子的能量足够大时，P型区每吸收一个光 子就产生一对光生电子—空穴对， 光生 电 子—空穴对的的扩散运动使电子通过漂移运 动被拉到N型区，空穴留在P区，所以N区带 负电，P区带正电。如果光照是连续的，经 短暂的时间，PN结两侧就有一个稳定的光生 电动势输出。
三极管相似，有电流增益，灵敏度比光
敏二极管高。多数光敏三极管的基极没
有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，
所以其外型与光敏二极管相似，从外观
上很难区别。
2013-7-17
15
光敏三极管外形
2013-7-17
16
光敏三极管内部结构
b)管芯结构 c）结构简化图 1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 8—SiO2保护圈 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区 12—发射结
第十章
光电传感器
本章学习光电效应、光电元件 的结构、工作原理、特性以及光电 传感器的各种应用，掌握光电开关 及光电断续器的使用方法。
2013-7-17
1
1905年德国物 理学家爱因斯坦用 光量子学说解释了 光电发射效应，并 为此而获得1921年 诺贝尔物理学奖。
2013-7-17
2
第一节
光电效应及光电元件
2013-7-17 17
a) 内部组成
硅光敏晶体管的光谱特性
电磁波频谱
2013-7-17
18
光电特性
IΦ
请判断灵敏度的高低
光敏 三极管
4mA
光 电 流
光敏 二极管
0.3mA
光照 3000lx
E
19
0
2013-7-17
请计算当E=100lx时，光敏二极管的光电流IΦ
光敏晶闸管
光敏晶闸管有三个引出电极，即阳极a、阴极 k和门极g 。它的顶部有一个玻璃透镜，光敏晶闸 管的阳极与负载串联后接电源正极，阴极接电源 负极，门极可悬空。当有一定照度的光信号通过 玻璃窗口照射到正向阻断的PN结上时，将产生门 极电流，从而使光敏晶闸管从阻断状态变为导通 状态。导通后，即使光照消失，光敏晶闸管仍维 持导通。要切断已触发导通的光敏晶闸管，必须 使阳极与阴极的电压反向，或使负载电流小于其 维持电流。光敏晶闸管的特点是：导通电流比光 敏三极管大得多，工作电压有的可达数百伏，因 此输出功率大，可用于工业自动检测控制。