安全检测与仪表课程光电效应和光电器件
PPT教案10-6.1 光电效应及光电器件
倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一
个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去， 记录下来。
§6.1光电效应及光电器件
2．内光电效应 定义：在光线作用下能使物体电阻率改变的现 象称为内光电效应。 当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为 本征半导体材料，且光辐射能量又足够强，光电材
（2） 被测量作用于光学通路中，对传播
过程中的光通量进行调制。
§6.1光电效应及光电器件
3．光电器件
光电器件的作用：检测照射在其上的光通量。
光电器件的选用：主要取决于被测参数、所
需的灵敏度、反应的速度、光源的特性及测量
环境和条件等。
§6.1光电效应及光电器件
4．测量电路
测量电路的功能：把光电器件输出电信号转
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现 象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被 光子激发出来而形成电流，即光生电 。光电现 象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确 的解释为爱因斯坦所提出。
§6.1光电效应及光电器件
§6.1光电效应及光电器件
§6.1光电效应及光电器件
1．外光电效应 定义：在光的作用下，物体内的电子逸出 物体表面向外发射的现象叫做外光电效应。
§6.1光电效应及光电器件
光电式传感器是以光电器件作为转换元件，将 光能转换为电能的一种传感器。 光电式传感器的物理基础是光电效应，可用于 检测直接引起光量变换的非电量，也可用于检测能 转换成光量变化的其他非电量。用光电器件测量非
电量时，首先要将非电量的变化转换为光量的变化，
然后通过光电器件的作用，就可以将非电量的变换 转换为电量的变化了。
§6.1光电效应及光电器件
光电检测教案模板及范文
一、教学目标1. 让学生了解光电检测的基本原理和常用光电元件。
2. 掌握光电检测技术的应用领域。
3. 培养学生动手操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、教学内容1. 光电效应及其应用2. 光电元件简介3. 光电检测技术应用三、教学重点1. 光电效应及其应用2. 光电元件简介3. 光电检测技术应用四、教学难点1. 光电效应的理解2. 光电元件的应用3. 光电检测技术的实际应用五、教学过程一、导入1. 引导学生回顾电磁学基础知识，激发学生学习兴趣。
2. 提出问题：什么是光电效应？它在生活中有哪些应用？二、新课讲解1. 讲解光电效应的定义、原理及特点。
2. 介绍光电元件的分类、结构及工作原理。
3. 分析光电检测技术的应用领域，如工业生产、日常生活、军事等。
三、实验操作1. 学生分组，每组选用一种光电元件进行实验。
2. 教师指导学生进行实验操作，观察实验现象。
3. 学生分析实验结果，总结光电元件的特点及应用。
四、讨论交流1. 学生分享实验心得，讨论光电元件在实际应用中的优势与不足。
2. 教师引导学生分析光电检测技术的未来发展前景。
五、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，强调光电效应、光电元件和光电检测技术的重要性。
2. 布置课后作业，巩固所学知识。
教案范文：一、教学目标1. 让学生了解光电效应的基本原理和常用光电元件。
2. 掌握光电检测技术的应用领域。
3. 培养学生动手操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、教学内容1. 光电效应及其应用2. 光电元件简介3. 光电检测技术应用三、教学重点1. 光电效应及其应用2. 光电元件简介3. 光电检测技术应用四、教学难点1. 光电效应的理解2. 光电元件的应用3. 光电检测技术的实际应用五、教学过程一、导入1. 提出问题：什么是光电效应？它在生活中有哪些应用？2. 引导学生回顾电磁学基础知识，激发学生学习兴趣。
二、新课讲解1. 讲解光电效应的定义、原理及特点，如光电效应的发生条件、光电效应的特点等。
教案1061 光电效应及光电器件PPT课件
§6.1光电效应及光电器件
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象， 在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激 发出来而形成电流，即光生电 。光电现象由德国 物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱 因斯坦所提出。
d．从实验知道，产生光电流的过程非常快， 一般不超过10的-9次方秒；停止用光照射，光电 流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。
§6.1光电效应及光电器件
基于外光电效应的电子元件有光电管、光电倍 增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个 放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下 来。
§6.1光电效应及光电器件
然（天然）光源和人造光源。如：太阳、电灯、燃 烧着的蜡烛等都是光源。光也有能量。
光电式传感器中的光源可采用白炽灯、激光器、 发光二极管及能发射可见光谱、紫外线光谱和红外 光谱的其他器件。
§6.1光电效应及光电器件
2.光学通路 光学通路中常用的光学器件有：透镜、滤光
片、光阑、棱镜、反射镜、光栅等，主要是对光 参数进行选择、调整和处理。被测信号可以通过 以下两种作用途径转换成光器件的入射光通量的 变化：
§6.1光电效应及光电器件
光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。 太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。 因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电 池是阳光发电的关键。
简单来说就是在光作用下能使物体产生一定 方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池 和光敏二极管、三极管。
§6.1光电效应及光电器件
§6.1光电效应及光电器件
4．测量电路 测量电路的功能：把光电器件输出电信号转换 成后续可用的信号。 一般情况下，光电器件的输出电信号较小，需 设定放大器。
传感器与检测技术第四版 第四章
要求各个码道刻划精确，彼此对准，给码盘制作造成很大困难 有—个码道提前或延后改变，就可能造成输出的粗大误差
消除粗大误差方法： (1) 双读数头法，循环码代替二进制码
六位循环码码盘
特点：
(1) n位循环码码盘具有2n种不同编码；
(2) 循环码码盘具有轴对称性， 其最高位相反，其余各位相同
二进制码转换为循环码的电路
循环码转变为二进制码的电路
循环码是无权码，直接译码有困难， 一般先转换为二进制码再译码
单盘与多盘编码器：
单盘编码器： 全部码道在一个圆盘上，结构简单，使用方便
多盘编码器： 几个码盘通过机械传动装置连成一起，可大大提高分辨率
4.2.4 光电码盘的应用
光学码盘测角仪
脉冲当量变换
(3) 循环码为无权码 (4) 循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，
不会产生粗误差
4.2.3 二进制码与循环码的转换
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
阻挡层光电效应(光生伏特效应)： 在光线作用下使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管
4.1.1 光电管
4.1.2 光电倍增管
特点：放大光电流。 结构：光电阴极+若干倍增极+阳极 工作原理： 二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为σn
4.1.3 光敏电阻
4.1.6 光电式传感器的应用
1. 模拟式光电传感器的应用 原理： 光电器件的光电流随光通量而变化，是光通量的函数。 光通量随被测非电量而变化，这样光电流就是被测非电量的函数 光电比色高温计
光电效应和光电器件
返
回
上一页
下一页
（4）响应时间和频率特性
光电导的弛豫现象：光电流的变化对于 光的变化，在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。
返
回
上一页
下一页
光敏电阻的频率特性
不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间， 所以它们的频率特性也就不尽相同。
返
回
上一页
下一页
（5）温度特性
光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时， 它的暗电阻和灵敏度都下降。
G KU
式中：
N d
K
N
—— 常数 —— 光电倍增管倍增极数
光电式传感器 光电器件 （2）光电倍增管
增益变化为：
传感器原理及应用
G / G N (U d / U d )
上式可见，外加电压Ud的变化引起光电倍增管增 益的变化，因此对供给光电倍增管的工作电源电 压要求较高，必须有极好的稳定性。 另外，为减少光电倍增管受温度影响，在核探 测技术中“稳谱”是一个重要内容，与光电倍增 管的指标、参数密切相关。
光电式传感器
概述
传感器原理及应用
门禁
光 电 鼠 标
指纹锁
光电式传感器
概述
传感器原理及应用
光电开关
料 位 自 动 控 制
光电式传感器
概述
传感器原理及应用
光纤
光电管
光栅
光敏电阻
光电式传感器
光电效应
传感器原理及应用
传统的光敏器件利用各种光电效应， 光电效应可分为：
外光电效应 内光电效应 光电导效应
返 回 上一页 下一页
（2）光照特性
光敏电阻的光电流与光强之间的关系
光电效应的研究与光电器件的应用
光电效应的研究与光电器件的应用近代物理学领域中，光电效应是一项十分重要的研究课题。
它的研究不仅深化了对光子的理解，而且带来了众多光电器件的应用。
本文将对光电效应的研究、机制以及光电器件的应用进行论述。
一、光电效应的研究光电效应是指当光照射到金属或其他特定材料表面时，会引起电子的发射。
光电效应的研究始于19世纪末，但最为重要的突破是爱因斯坦在1905年提出的光的粒子性理论。
他认为光在特定条件下可被看作由粒子组成的光子，光子能量与光波的频率成正比。
根据其理论，光照射到金属表面时，光子将传递能量给电子，当光子的能量大于或等于金属中某个电子的束缚能时，这个电子将脱离原子束缚，导致光电子的发射。
在光电效应的研究中，实验结果显示，光电子的发射不仅与光的强度相关，还与光的频率有关。
当光频率低于某个特定值时，即使光强度很大，也无法引起光电子的发射。
这一频率被称为截止频率，与材料的性质有关。
通过测量截止频率与材料类型、光子能级等参数的关系，科学家们得以深入研究光电效应的机制。
二、光电效应的机制光电效应涉及到能带结构、电子与光子的相互作用等复杂的物理过程。
在晶体材料中，能带结构对光电效应起着重要的影响。
晶体材料的能带结构决定了电子的分布状态与运动规律。
在光电效应的过程中，当光照射到金属或半导体表面时，能量较高的光子被吸收，而光子的能量转化为电子的动能。
如果光子的能量大于或等于电子的束缚能，那么电子将克服束缚力逃离原子或晶体，并形成光电子。
光电子对于不同波长的光有最大的发射速率，这一波长与光子的能量相对应，符合爱因斯坦的光电效应理论。
三、光电器件的应用光电效应的深入研究为光电器件的发展提供了重要的理论基础。
在现代科学技术中，许多光电器件被广泛应用于通讯、能源、医学等领域。
1. 光电池：光电池利用光电效应，将光能转化为电能。
光电池的应用包括太阳能发电、电力站的备用电源以及空间探测器的能源供应等。
2. 光电传感器：光电传感器能够将光的变化转化为电信号，并进行测量、控制等用途。
光电器件培训教程
光电器件培训教程光电器件是一种利用光电转换效应将光能转化为电能或将电能转化为光能的器件。
它在现代科技领域中具有广泛的应用，例如太阳能电池板、光电传感器、激光器等。
为了更好地理解光电器件的原理和应用，以下是一份光电器件培训教程。
第一部分：光电器件的基础知识1.光电效应：介绍光电效应的概念和原理，包括外光电效应和内光电效应。
2.光电器件的分类：介绍常见的光电器件的分类，如光电二极管、太阳能电池板、光电传感器等。
3.光电器件的工作原理：详细介绍各种光电器件的工作原理，包括光电二极管的PN结、太阳能电池板的光电转换过程等。
第二部分：常见光电器件的应用1.太阳能电池板的原理和应用：介绍太阳能电池板的原理和结构，以及太阳能电池板在太阳能发电、太阳能热水器等方面的应用。
2.光电传感器的原理和应用：介绍光电传感器的原理和分类，以及在自动化控制、工业生产、安防系统等方面的应用。
3.光电二极管的原理和应用：详细介绍光电二极管的PN结构，以及在通信、光纤传输、光信号检测等方面的应用。
4.光电器件的特点和优势：总结光电器件在能源转换、光通信、光信息处理等方面的特点和优势，以及未来的发展趋势。
第三部分：光电器件的实验和操作技巧1.实验室安全操作：介绍在实验室中使用光电器件时需要注意的安全操作规范，包括穿戴防护装备、正确使用仪器设备、避免光源眩目等。
2.光电器件的测量方法：介绍测量光电器件性能参数的方法，如光电流、光强度、光功率等。
3.光电器件的封装和连接技术：介绍光电器件的封装和连接技术，包括焊接、粘接、封装材料的选择等。
4.故障排除和维护技巧：介绍光电器件故障排除的方法和常见问题的解决技巧，以及对光电器件的日常维护技巧。
通过以上的培训教程，学员可以全面了解光电器件的基础知识、应用和操作技巧。
不仅可以提高对光电器件的认知和理解，还可以帮助学员在实践中更好地应用光电器件，提供解决问题和创新的能力。
光电检测与技术知识点总结
光电检测与技术知识点总结一、光电检测基础知识1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。
前者称为光吸收，后者称为光发射。
2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。
3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
二、光电检测技术基础1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。
2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。
3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。
三、光电检测系统1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。
2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。
3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。
四、常用光电检测技术1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。
红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。
2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。
常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。
3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。
光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。
4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。
常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。
5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。
常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。
光电效应实验
光电效应实验
一、引言
光电效应是指当金属或半导体表面受到光照射时，电子从固体表面被激发出来
的现象。
这一现象在物理学中具有重要意义，对于理解光的性质和电子的行为有着重要的启示作用。
为了深入研究光电效应现象，科学家们进行了一系列实验。
二、光电效应实验装置
光电效应实验一般采用光电管作为主要的实验装置。
光电管的基本结构包括真
空管、光阑、发射阴极和阳极等组件。
在实验中，首先需要将光电管与电路连接，并将光电管暴露在光源下，以观察光照射后的电子运动情况。
三、实验过程
1.准备工作：检查光电管、电路及光源的连接是否正确，确保实验环
境光线充足。
2.调试仪器：调节电压和电流，以适当参数启动光电效应实验装置。
3.观察记录：记录不同光强和不同波长下的光电效应发生情况，包括
电流强度随电压变化、光强对光电流的影响等。
4.数据分析：根据实验数据分析光电效应的规律，验证光电效应方程
和光电电流与光强、波长的关系。
四、实验结果与分析
通过实验发现，光电流的大小与光强成正比，与光源波长有关。
在一定条件下，光电流达到饱和状态，说明电子被从金属表面解离的能量与光的频率有关。
五、结论
通过光电效应实验，我们验证了光电效应的存在并探究了光电流与光强、波长
的关系。
这一实验结果对于深入理解光电效应现象具有重要意义，并对相关领域的研究和应用具有一定的指导意义。
以上就是关于光电效应实验的简要介绍，希望能为您对光电效应现象有更深入
的理解提供帮助。
《传感器及检测技术》4.1 光电效应和光电器件
1 2 E h mv0 A (爱因斯坦光电效应方程) 2 1 2
2
mv0 为一个电子逸出的动能（能量）； m 为电子质量 ，
ν0电子逸出物体表面时的速度； A 为电子的逸出功。
光照射物体时电子吸收入射光子的能量 ， 当物体吸入的能量超出物体逸出功A 时， 电子就会逸出物体表面，产生光电子发射。 超出的能量就表现在电子逸出的动能上。
第4章 光电式传感器原理与应用
光电器件或光电元件是一种能将光量转化为电量 的器件。光电传感器就是以光电器件为检测元件的传 感器，它先将被测非电量转换为光量的变化，然后通 过光电器件将相应的光量转换为电量。光电元件具有 响应快、结构简单、可靠性高等优点。
普通的光电器件包括： 光电管、光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、 光电池、光电倍增管、光电耦合器等。
8
•
（3）光生伏特效应
光源 +
☻ 光生伏特效应是半导体材
料吸收光能后，在PN结上 产生电动势的效应。
P
-
+ + +
N
-
为什么PN结会因光照产生光生伏特效应呢？ 下面分两种情况讨论： • 不加偏压时的PN结 • 处于反偏时的PN结
9
（3）光生伏特效应
不加偏压P-N结 当光照射在P-N结时，如果光电子能量足够大，就可 激发出电子—空穴对，在P-N结内电场作用下空穴移 向P区，而电子移向N区，使P区和N区之间产生电压 ，这个电压就是光生电动势.
28
4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管
1. 工作原理与结构
光敏二极管是基于半导体光生伏特效应制成。其结构与一般二极 管相似，装在透明玻璃外壳中，其PN结对光敏感。将PN结装在管顶 部，上有一个透镜制成的窗口，以使光线集中在 PN 结上。
光电效应与光电管实验教案
光电效应与光电管实验教案引言：本教案旨在通过光电效应与光电管实验，帮助学生更好地理解光电效应的基本原理和应用，并能够熟练地进行相关实验操作。
光电效应是关于光与物质相互作用的基本现象，对于现代物理学的发展具有重要意义。
通过本实验，学生将亲身实践并观察光电效应的现象，从而深入理解光子电子关系的本质及其在现代科技中的应用。
实验目的：1. 了解光电效应的基本原理和相关术语。
2. 学习搭建光电管实验装置并掌握实验操作技巧。
3. 观察并记录光电管实验中不同条件下的现象和数据。
4. 分析光电效应实验数据，验证爱因斯坦光电效应的理论关系。
实验器材：1. 光电管实验装置（包括光电管、放大器、光源、电源等）。
2. 光电管实验所需的连接线、电阻等电路元件。
3. 示波器和万用表等实验仪器。
4. 各类光源（如LED灯、激光器等）。
实验步骤：1. 准备光电管实验装置，并确保电源连接正确。
2. 调整光源位置和光强，保证光线垂直射入光电管。
3. 使用万用表测量各器件的电压和电流数值。
4. 通过调整电压源的输出电压，改变光电管的工作条件。
5. 记录不同条件下的光电流数值，并用示波器观察电流-时间曲线。
6. 依据实验数据，分析光电效应与光电管的关系，并验证爱因斯坦的理论结果。
实验要点：1. 光电管实验装置的搭建和调试要仔细，确保各部件正常工作。
2. 实验中要控制好光源的位置和光强，保证准确的测量结果。
3. 实验数据的记录要准确无误，并进行合理的数据分析。
4. 注意实验过程中的安全问题，避免电路短路和高压触电等危险情况的发生。
实验结果：1. 观察光电效应实验中的现象：随着光源强度的增加，光电流逐渐增大。
2. 测量得到的实验数据显示：光电流与光源强度成正比。
3. 利用示波器观察电流-时间曲线，可以得到光电效应的过程及特征。
实验分析与讨论：1. 光电效应与光电管的关系符合爱因斯坦的光电效应理论。
2. 实验结果表明光电效应的光电流与光强相关，并且不存在时间延迟。
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用光电效应与光电管：特性与应用引言：光电效应与光电管是现代光电子技术的重要组成部分。
光电效应指光照射到物质表面时，光子能量转化为电子能量的现象。
光电管则是利用光电效应制作的器件，用于检测、测量和转换光信号。
本文将详细探讨光电效应的基本原理、光电管的特性及其在科技领域的应用。
一、光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到金属等物质的表面时，导致电子从固体表面解离的现象。
这一现象的发现对于光与电的关系的理解具有重要意义。
光电效应发生的条件是光子具有足够的能量，即能量大于物质的逸出功。
当光子能量大于逸出功时，光子与金属表面的电子发生碰撞，并将一部分能量传递给电子。
这些能量较大的电子具备逸出金属的能力，因此从金属表面逸出，形成自由电子。
这些自由电子可被捕获并用于电流电压的产生。
二、光电管的特性光电管是利用光电效应制作的电子器件，其具有以下特性：1. 增益效应：光电管通过光电效应产生的电子可被放大，享受增益效应。
这使得光电管适用于需要放大微弱光信号或将光信号转换为电信号的应用。
2. 灵敏度：光电管对光信号的转换具有高度的灵敏度。
即使在非常低的光强下，光电管仍能够产生可观测的电信号，从而提高了测量的准确性。
3. 快速响应时间：光电管具有非常快速的响应时间，能够迅速将光信号转换为电信号。
这使得光电管在需要高频率响应的应用中具备重要意义，例如通信领域的光传输系统。
4. 宽波长范围：光电管对于不同波长的光信号具有较宽的接收范围。
这使得光电管可以应用于各种光谱范围内的测量和检测任务。
三、光电管的应用光电管的特性决定了它具有广泛的应用领域。
以下是一些主要的应用示例：1. 光通信：光电管作为光接收器件，在光通信系统中扮演重要角色。
它能够将光信号转换为电信号，并通过电路传输到接收端，实现光信号的传输和解码。
2. 光测量：光电管对光信号的高灵敏度和快速响应时间使其成为光测量领域的关键器件。
4.1光电效应和光电器件
第4章 光电式传感器原理与应用
光敏二极管外形
包含1024个InGaAs元件的线性光 电二极管阵列，可用于分光镜。
第4章 光电式传感器原理与应用
(4)温度特性
温度变化对光电流的影响很小，对暗电流 的影响很大。故电子线路中应对暗电流进行 温度补偿。
第4章 光电式传感器原理与应用
(5)频率特性
100 80 60 40 20 0
相对灵敏度（%）
f(kHZ)
1 10 100
减小负载电阻可以提高响应频率，但将使输出降低。 故使用时要根据频率选择最佳的负载电阻。硅管的响 应频率比锗管的好。
第4章 光电式传感器原理与应用
光敏电阻
I RL RG
E
第4章 光电式传感器原理与应用
光敏电阻的主要参数和基本特性
（1）暗电阻、亮电阻、光电流
暗电阻：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经 过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压 下流过的电流。 亮电阻：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的 亮电阻。此时流过的电流。 光电流：亮电流与暗电流之差。 光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就 是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度 越高。 实用光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ， 而亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之 间，可见光敏电阻的灵敏度很高。
第4章 光电式传感器原理与应用
外光电效应
光电效应及光电元件ppt实用资料
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
术 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
专 业
，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
教带
学 资
到1000MHZ之间电流控制、可变
项目：光电效应 及光电元件
基于光生伏特效应的光电元件
应
——光电池
用
电 子
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
技 术 专
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
业 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
3
Page 3
紫外管外形
应 用
当入射紫外线照射在
电 紫外管阴极板上时，电
子 技 术
子克服金属表面对它的 束缚而逸出金属表面，
专 形成电子发射。紫外管
业 教
多用于紫外线测量、火
学 焰监测等。
资
源
库
项目：光电效应 及光电元件
紫外线
2021/7/23
Page 4
光敏电阻
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 库
5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区
81—2—Si发O2射保结护圈
2021/7/23
17
Page 17
硅光敏晶体管 应 的光谱特性
用 电 子 技 术 专 业 教 电磁波频谱 学 资 源 库
- 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)。
2020年10月8日9时19分
72
二、被测物吸收光通量的应用实例
光电式浊度计 和含沙量测量
将装有浊水的试管 插入仪器中
光电式浊度计工作原理 2020年10月8日9时19分
73
参比通道
1—恒流源 2—半导体激光器 3—半反半透镜 4—反射镜 5—被测水样 6、9—光电池 7、10—电流/电压转换器 8—标准水样
19
光敏电阻的频率特性
不同材料的光敏电阻具有不同的响应时 间，所以它们的频率特性也就不尽相同。
20
（5）温度特性
光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它 的暗电阻和灵敏度都下降。
温度系数: R2 R1 100%C 1
(T2 T1)R2
在一定光照下，温度每变化1℃， 光敏电阻阻值的平均变化率 硫化镉光敏电阻的温度特性
84
光电开关及光电断续器
从原理上讲，光电开关及光电断续 器没有太大的差别，都是由红外线发射 元件与光敏接收元件组成，只是光电断 续器是整体结构，其检测距离只有几毫 米至几十毫米，而光电开关的检测距离 可达几米至几十米。
2020年10月8日9时19分
85
一、光电开关的结构和分类
光电开关可分为遮断型和反射型 两大类。遮断型光电开关的发射器和 接收器相对安放，轴线严格对准。当 有物体在两者中间通过时，红外光束 被遮断，接收器接收不到红外线而产 生一个负脉冲信号。 遮断型光电开 关的检测距离一般可达十几米，对所 有能遮断光线的物体均可检测。
46
标致Shoo
太阳能概念车
Quaranta
.奔驰F0
莲花Eco Elise
Enigma：
沃尔沃
通用Sunraycer
Antro Solo
完全靠太阳能电池的电力行驶的速度记录 88.5km/h Sunswift IVy：新纪录缔造者
太阳能飞机
“太阳神”号
追日者 “太阳驱动”号
太阳神号坠毁
21
温度对光谱特性影响
随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因此， 采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的响应。
硫化铅光敏电阻的光谱温度特性
22
4 光敏二极管和光敏晶体管
工作原理 基本特性
23
1． 工作原理
结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中在 电路中一般是处于反向工作状态的
光敏二极管
硅光电池的温度特性(照度1000lx)
(5)稳定性
44
当光电池密封良好、电极引线可靠、应用 合理时，光电池的性能是相当稳定的 硅光电池的性能比硒光电池更稳定 影响性能和寿命因素：
光电池的材料及制造工艺 使用环境条件
45
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
2020年10月8日9时19分
8
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极
阳极
倍增极上涂有Sb-Cs或Ag-Mg等光敏材料，并且 电位逐级升高
阴极发射的光电子以高速射到倍增极上，引起二 次电子发射
二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电 子数
若倍增极有n，则倍增率为σn。
9
3 光敏电阻
1. 光敏电阻的工作原理及结构 2．光敏电阻的主要参数 3．光敏电阻的基本特性
比色高温计
板材轧制
窑炉测温
焦炉测温
64
红外线辐射温度计：
红外辐射温度计既可用于高温测 量，又可用于冰点以下的温度测量， 所以是辐射温度计的发展趋势。市售 的红外辐射温度计的温度范围可以从30℃~3000℃，中间分成若干个不同的 规格，可根据需要选择适合的型号。
红外线辐射温度计外形
65
激光仅 用于瞄准
3
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。
光电效应和光电器件
1 光电管 2 光电倍增管 3 光敏电阻 4 光敏二极管和光敏晶体管 5 光电池 6 光电式传感器的应用
5
1 光电管
当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子， 电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电子流，在 外电路中便产生了电流。
雾室内又涂有黑
色吸光材料，所
以红外LED发出
的红外光无法到
达红外光敏三极
管。
当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对
红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反
射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有
光电流输出。
78
光电式数字转速表（遮断式）
c ZTN 60
2020年10月8日9时19分
80
水泵转速测量
光电传感器
将光信号转换为电信号的一种传感器
光电效应和光电器件
外光电效应: 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如 光电管、光电倍增管
内光电效应: 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光 敏电阻等属于这类光电器件。
阻挡层光电效应(光生伏特效应): 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势 的现象。如光电池、光敏晶体管等
61
光电比色高温计
1－物镜；2－平面玻璃；3－光阑；4－光导棒；5－分光镜； 6－滤光片；7－硅光电池；8－滤光片；9－硅光电池； 10－瞄准反射镜；11－圆柱反射镜；12－目镜；13－多夫棱镜 14、15－硅光电池负载电阻；16－可逆电机；17－电子电位差计
比色式温度传感器温度非接 2020年10月8日9时19分
16
（2）光照特性
光敏电阻的光电流与光强之间的关系
硫化镉光敏电阻的光照特性
由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件， 一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
17
（3）光谱特性
光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的
18
（4）响应时间和频率特性
光电导的弛豫现象（时延特性）：光电流的 变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。
硅光敏晶体管的频率响应
5 光电池
34
有光线作用下实质上就是电源，电路中有 了这种器件就不再需要外加电源。
1. 工作原理 2．基本特性
2020年10月8日9时19分
35
光电池外形
光敏面
2020年10月8日9时19分
36
能提供较大电流的
大面积光电池外形
37
1. 工作原理
直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面 积的pn结。当光照射到pn结上时，便在pn结的两 端产生电动势(p区为正，n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流 过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电 路断开，就可以测出光生电动势。
27
光敏三极管外形
28
2． 基本特性
（1）光谱特性 （2）伏安特性 （3）光照特性 （4）温度特性 （5）频率响应
29
（1）光谱特性
入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降
硅和锗光敏二极（晶体）管的光谱特性 可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。 在红外光进行探测时，则锗管较为适宜。
（2）伏安特性
66
红外线辐射温度计外形
红外线辐射温度计 用于食品温度测量
68
红外线辐射温度计用于人体额温测量
2020年10月8日9时19分
69
红外线辐射温度计在
非接触温度测量中的应用
集成IC 温度测量
红2外020年线10月8日辐9时1射9分 温度计在非接触温度测量中7的1 应用（续）
温度 采集系统
利用红色激光瞄准被 测物（电控柜、天花 板内的布线层）
10
1. 光敏电阻的工作原理及结构
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加
11
光敏电阻的结构
1.玻璃 2.光电导层 3.电极 4.绝缘衬底 5.金属壳 6.黑色绝缘玻璃 7.引线
光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响， 因此要将光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中。
紫外6 管
真空光电管的伏安特性 充气光电管的伏安特性 充气光电管: 构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高. 所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体，其灵敏度 随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差
7
2 光电倍增管
在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小， 光电倍增管：放大光电流 组成：光电阴极+若干倍增极+阳极
2.烟雾报警器外形
（参考南京千里通公司 无线烟雾报警器资料）
无烟雾时，光敏 元件接收到LED发射 的恒定红外光。而在 火灾发生时，烟雾进 入检测室，遮挡了部 分红外光，使光敏三 极管的输出信号减弱， 经阀值判断电路后， 发出报警信号。
74
报警 烟雾
反射式烟雾报警器
77
在没有烟雾
时，由于红外对
管相互垂直，烟
12
梳 状 电 极
半导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层。 光敏电阻的电极一般采用梳状，提高了光敏电阻的灵敏度。 灵敏度高，光谱特性好，光谱响应从紫外区一直到红外区。 而且体积小、重量轻、性能稳定
13
2． 光敏电阻的主要参数
（1）暗电阻和暗电流 光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间 测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流， 称为暗电流。
41
光电池的短路电流
外接负载电阻相对于它的内阻来说很小情况 下的电流值。
负载越小，光电流与照度之间的线性关系越好，而且线性范围越宽
42
(3)频率响应
指输出电流随调制光频率变化的关系
硅光电池具有较高的频率响应 ,用于高速计数的光电转换
43
(4)温度特性