光电元器件
光电元器件的选型和应用
光电元器件的选型和应用随着科技的发展和进步，光电元器件在现代化的工业生产和生活中已经得到了广泛的应用，因此合理选型和正确使用光电元器件显得尤为重要，下面将从选型和应用两个方面进行分析。
一、光电元器件的选型1、光电开关光电开关是一种能够通过光线控制电路开关的装置，主要用于自动化生产中的无接触靠近开关。
在购买光电开关时，需要关注以下两个方面：（1）检测范围：在选购适合的光电开关时，需要选购合适的检测范围，包括物体和环境的距离、光源的形状和尺寸等。
根据不同的应用场景可以选择红外线或激光等光源。
（2）应用环境：不同的场合需要选择不同的光电开关，例如湿度、温度、压力和腐蚀性等环境因素都会对光电开关的选型产生影响。
因此，需要根据实际使用环境进行选型。
2、光电传感器光电传感器是一种依靠光电效应实现物理量转换的器件。
在选购光电传感器时，需要关注以下几个方面：（1）检测精度：不同的光电传感器的检测精度不同，一些光电传感器的精度非常高，其检测范围甚至可以达到1毫米以下。
因此，需要根据实际需求选购精度合适的光电传感器。
（2）波长：不同的波长对于不同的物质有不同的作用，一些物质对于特定的波长有很强的激发效果，如果选购的光电传感器波长不合适，其检测精度将会大打折扣。
3、光电开关模块光电开关模块是光电开关的基本组成部分，是实现电路切换的关键器件之一。
在选购光电开关模块时需要注意以下几个方面：（1）电流和电压：不同的光电开关模块电流和电压范围不同，需要根据需要选购合适的型号。
（2）环境温度和湿度：光电开关模块在工作中需要经受不同的环境温度和湿度，因此需要根据实际使用环境选购合适的光电开关模块。
二、光电元器件的应用1、光电传感器在环保领域的应用在大气污染监测中，光电传感器可以通过测量颗粒物和气体成分来检测污染物的浓度。
通过精准的监测，可以制定更为科学的环保政策。
2、光电开关在自动化生产中的应用在制造业的自动化生产中，光电开关可以实现自动监测、控制和报警等任务，从而提高生产效率和质量。
常用光电子器件介绍
主要光电子器件介绍【内容摘要】光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，本文从几种常见的光电子器件的介绍来展示光纤通信技术的发展。
【关键词】光纤通信光电子器件【正文】光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。
将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。
从宏观上来看，光纤通信主要包括光纤光缆、光电子器件及光通信系统设备等三个部分，本文主要介绍几种常见的光电子器件。
1、光有源器件1)光检测器常见的光检测器包括：PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。
目前的光检测器基本能满足了光纤传输的要求，在实际的光接收机中，光纤传来的信号及其微弱，有时只有1mW左右。
为了得到较大的信号电流，人们希望灵敏度尽可能的高。
光电检测器工作时，电信号完全不延迟是不可能的，但是必须限制在一个范围之内，否则光电检测器将不能工作。
随着光纤通信系统的传输速率不断提高，超高速的传输对光电检测器的响应速度的要求越来越高，对其制造技术提出了更高的要求。
由于光电检测器是在极其微弱的信号条件下工作的，而且它又处于光接收机的最前端，如果在光电变换过程中引入的噪声过大，则会使信噪比降低，影响重现原来的信号。
因此，光电检测器的噪声要求很小。
另外，要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响。
2)光放大器光放大器的出现使得我们可以省去传统的长途光纤传输系统中不可缺少的光－电－光的转换过程，使得电路变得比较简单，可靠性也变高。
早在1960年激光器发明不久，人们就开始了对光放大器的研究，但是真正开始实用化的研究是在1980年以后。
随着半导体激光器特性的改善，首先出现了法布里－泊罗型半导体激光放大器，接着开始了对行波式半导体激光放大器的研究。
另一方面，随着光纤技术的发展，出现了光纤拉曼放大器。
Kodenshi 可天士 光电元器件产品分析
受光二极管 受光三极管 达林顿管 LG输出 DG输出 PD芯片类
感光波长
700~1100nm 450~1100nm 450~650nm 其他范围
封装形式
Φ3,Φ5塑封 TO Can封装 Stem封装 SMD封装 COB封装 PD阵列
灵敏性
普通灵敏度 高灵敏度 强调一致性 强调线性 抗干扰性
受光角度
透明材质 检测
对射型光电开关 检测纸币的传输
厚度测定 叠张防止
光电耦合器
验钞机 清分机 捆钞机
紫外 发光&受光
纸币颜色 识别
通用发光受光 对管 槽型光电开关 感知物体
反射型光电开关 感知物体
打印机、复印机、多功能一体机
颜色传感器(Color sensor) LPH模块 LED相关
黑标检测(对齐) 到纸信号给出 印刷起始点识别 打印起始点定位 (3D打印)
组合器件
特殊应用器件(应用定制品)
光电器件在ATM等金融设备领域的应用 光电器件在办公自动化领域的应用
光电器件在汽车电子领域的应用 光电器件在扫地机器人领域的应用 光电器件在工业自动化领域的应用 光电器件在智能家居家电领域的应用 光电器件在监控摄像领域的应用
沟通产生灵感!
ATM应用
照明/指示用 LED 触摸屏传感器 人体接近感知 传送机构用 编码器 环境光检测 紫外 发光&受光 光电开关 感知物体 纸币颜色 识别
载波频率
1, 40.0KHz; 2, 36.7KHz; 3, 37.9KHz; 4, 32.7KHz; 5, 56.9KHz; 6, 20.0KHz; 7, Free ;
光耦 (Photocoupler)
光耦作为电子设备中广泛使用的器件， 在电路中主要承担电路隔离、杂波消除、信号传输的作用. 具有定向、高速、抗干扰的特点. 为了提高产品转换比例一致性，光耦类产品均有CTR参数Rank区分. 我公司光耦产品已通过CQC、TUV、UL、VDE、CSA等安规认证.
光电效应及光电元器件
内光电效应 光生伏特效应
☆ 外光电效应：在光线作用下电子从物体表面逸出。
☆ 光电导效应：在光线作用下物体的电阻率改变。
☆ 光生伏特效应：在光线作用下物体具有发电能力。
公开课：光电效应及光电元器件
二、常用光电元器件
作用：光信号转换为电信号
物理基础：光电效应
公开课：光电效应及光电元器件
1、光敏电阻
外形图
公开课：光电效应及光电元器件
小结：
1、光电效应定义、现象、分类 2、几种光电元器件工作原理
作业：P79页 1、2
公开课：光电效应及光电元器件
思考：
光敏二极管与普通二极管的区别
工作原理：当周围光线变弱时引起光敏电阻RG的 阻值 增大 ，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 ，照明灯两端电压也同时 下降 ， 使灯光变 变暗 ，从而实现对灯光照度的控制。
公开课：光电效应及光电元器件
新课：光电效应及光电元器件
公开课：光电效应及光电元器件
一、光电效应
1、定义： 当光照射到某一物质上时，物质的电子吸收 光子的能量而发生相应电效应的现象。
2、光电效应具体现象： 电阻率变化、电子逸出、电动势变化
公开课：光电效应及光电元器件
3、分类：
外光电效应 光电导效应
公开课：光电效应及光电元器件
问题1：光在真空中的传播速度？ 问题2：紫外线可见吗？
问题3：生活中，紫外线有什么用处？ 问题4：紫外线为什么能杀死病菌？
公开课：光电效应及光电元器件
原因：紫外线的频率很高。 光的粒子学说认为光是由一群光子组成的，每 一个光子具有一定的能量，光子的能量E＝hf，其 中h为普朗克常数，f为光的频率。因此，光的频率 越高，光子的能量也就越大。 光照射在物体上会产生பைடு நூலகம்系列的物理或化学效 应。例如光合效应、光热效应、光电效应等。光电 传感器的理论基础就是光电效应
光电子元器件制造工艺与质量控制
光电子元器件制造工艺与质量控制随着现代科技的快速发展，光电子技术也越来越受到人们的重视。
在实际应用中，光电子元器件制造工艺和质量控制是非常重要的环节，它们直接影响着光电子产品的性能和稳定性。
本文将从制造工艺和质量控制两个方面探讨光电子元器件的制造，希望对广大读者有所启示和帮助。
一、光电子元器件制造工艺1.材料制备光电子元器件的制造过程中，材料制备至关重要。
通常我们采用化学气相沉积（CVD）等方法来制备光电材料。
CVD是利用物质在高温条件下分解并在基底表面沉积的方法，这种方法能使材料具有优良的晶体结构和高质量的表面，能够最大程度地保证光电元器件的稳定性和易加工性。
2.晶圆制备晶圆是光电子元器件的基础，它的制备需要经过磨削、抛光、酸洗和清洗等多道工序，以保证晶圆表面无划痕、无粗糙、无污染。
晶圆制备时需要掌握磨削液配方、抛光机参数和操作规程等关键技术，以确保晶圆质量符合要求。
3.图形形成图形形成是光电子元器件制造过程中的一个关键环节。
它包括了光刻和蚀刻两个步骤。
光刻技术是通过在光敏涂料表面照射紫外线曝光而形成图形。
曝光后的光敏涂料会发生化学反应，导致图形形成。
蚀刻技术是用化学方法将光刻所形成的图形转移到晶圆表面。
这个环节的成功与否是影响光电元器件质量的重要因素之一。
4.沉积工艺沉积工艺是将需要使用的金属沉积到晶圆表面的过程。
其中最常用的技术是金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术和光电化学气相沉积（PE-CVD）技术。
MOCVD和PE-CVD技术可以在高温、高压和高真空的环境下实现材料的沉积和表面质量的控制，使得晶圆表面材料均匀可控，具有良好的物理性质和化学稳定性。
5.封装封装是光电子元器件制造中最后一个环节。
有了前面几个环节的铺垫，这个环节就比较容易了。
封装通常采用粘结法或焊接法来实现。
它的目的是将晶圆上的芯片封装在透明的封装材料中，以防止外界因素对其的影响，同时也方便了元器件的使用和管理。
二、光电子元器件质量控制1.材料检测材料检测是保证元器件质量的关键环节。
光电子元器件的失效模式和失效机理
光电子元器件的失效模式和失效机理朱炜容1.1 光电子器件的分类在光电子技术中，光电子元器件包括光源器件以及光探测器件。
其中光源器件主要有发光二极管和激光器。
光探测器件主要是光电二极管。
作为电气元件，光纤和光缆也是光电子技术中不可缺少的组成元件。
1.2 激光器的失效模式及失效机理随着工作时间的增加，半导体激光器的工作性能将会劣化，发射功率和效率下降，有时还会发生突然失效的灾变性损坏。
造成半导体激光器退化的原因除了其本身的因素外，还有使用温度、工作条件等环境因素。
一、暗线缺陷暗线缺陷是激光器工作时形成的缺陷网络，这些缺陷最终会导致发射功率的下降。
暗线缺陷的形成除了材料、工艺过程中会引入外，其形成过程与温度有很大的关系，它所引起的退化速率强烈地依赖于温度。
二、腔面损伤退化腔面的损伤退化一般有灾变性退化和化学腐蚀损伤退化。
在高功率密度激光的作用下，由于局部过热、氧化、腐蚀、介质膜的针孔和杂质等因素使腔面遭受损伤，从而使局部电流密度增加，局部大量发热，在热电正反馈的作用下，最终腔面局部熔融，导致灾难性的损伤，器件完全失效。
腔面的化学腐蚀是由于光化学作用使腔面表面发生氧化，并形成局部缺陷，导致腔面局部发热，使激光器性能退化甚至失效。
三、电极退化高功率半导体激光器的欧姆接触退化和热阻退化与其他电子器件的电极退化相似。
电极金属和半导体材料间存在互扩散，在烧结的部位，孔洞和晶须的生长现象是常见的退化模式。
另外，热应力导致的电极损伤也很常见。
由于电极远离器件的有源区，电极退化对器件特性的影响一般在老化或工作一定时间后再表现出来。
半导体激光器的工作性能对温度非常敏感，温度升高将加速暗线缺陷的生长，腔面氧化等失效机理，严重影响激光器的寿命。
激光器的转换效率不高，自身的功耗很大，因此降低热阻是提高激光器寿命和可靠性的主要方法之一。
芯片电极烧结质量的好坏不但影响了热阻的大小，而且还关系到电极的电阻，因为激光器在正常工作时，其一般工作电流为几十甚至上百安培，即使是很小的电极电阻，也将产生很大的热功耗，减小电极电阻可以减小激光器本身的热功耗。
电子行业电子元器件知识培训
# 电子行业电子元器件知识培训1. 引言电子行业是一个快速发展的领域，电子元器件作为电子产品的核心组成部分，起着极其重要的作用。
为了提高电子行业从业人员的技术水平和素质，进行电子元器件知识培训是必不可少的。
本文将介绍电子行业常见的电子元器件及其相关知识。
2. 电子元器件种类2.1 被动元器件被动元器件是指无源元器件，不具备放大、开关、振荡等功能，主要用于处理电流和电压以及储存或分配电能。
常见的被动元器件有： - 电阻：用于限制电流流过的元件。
- 电容：用于储存电能的元件。
- 电感：用于储存磁能的元件。
- 电位器：用于调节电路中电压的元件。
2.2 主动元器件主动元器件是指具有放大、开关、振荡等功能的元器件，能够主动参与电路的工作。
常见的主动元器件有： - 晶体管：用于放大和开关电信号的元件。
- 二极管：用于电流单向传导的元件。
- 集成电路：在一个芯片上集成了多个元器件，具有多种功能。
2.3 光电元器件光电元器件是指与光相关的元器件，可以将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号。
常见的光电元器件有： - 光电二极管：用于将光信号转换为电信号的元件。
- LED：发光二极管，用于发光的元件。
- 激光器：用于产生激光的元件。
3. 电子元器件的功能和应用3.1 电阻的功能和应用电阻可以用于限制电流流过的元件，其功能与应用有： - 用作电流限制器，保护电子元器件免受过流损坏。
- 调节电路的电压和电流分配。
- 用于温度测量和控制。
3.2 晶体管的功能和应用晶体管是一种用于放大和开关电信号的元件，其功能与应用有： -用于放大电信号，增强信号强度。
- 用于开关电信号，控制电路的通断。
- 作为电子逻辑门的基础元件，用于实现数字逻辑功能。
3.3 LED的功能和应用LED是一种发光二极管，具有以下功能和应用： - 发光显示器件，用于指示、显示等。
- 背光源，用于液晶显示屏的背光照明。
- 照明灯具，用于室内和室外照明。
各种光电效应对应的光电元件
各种光电效应对应的光电元件
1. 外光电效应：当金属表面受到光照射时，会有电子从金属表面逸出，这种现象被称为外光电效应。
基于外光电效应的光电元件有光电管和光电倍增管等，常用于光电子学和光电探测领域。
2. 内光电效应：当光照射到半导体材料时，会在材料内部产生电子-空穴对，这种现象被称为内光电效应。
基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等，常用于光控开关、光电传感器等领域。
3. 光伏效应：当光照射到 p-n 结型半导体时，会在结区产生电动势，这种现象被称为光伏效应。
基于光伏效应的光电元件有太阳能电池，常用于太阳能发电领域。
4. 光热效应：当光照射到某些材料时，会使材料的温度升高，从而引起材料的电阻变化，这种现象被称为光热效应。
基于光热效应的光电元件有热敏电阻、热电偶等，常用于温度测量和控制领域。
5. 光电导效应：当光照射到半导体材料时，会使材料的电导率发生变化，这种现象被称为光电导效应。
基于光电导效应的光电元件有光敏电阻等，常用于光探测器和光学仪器中。
这些光电元件在不同的领域都有广泛的应用，如光通信、光探测、光学仪器、太阳能利用等。
随着科技的不断发展，光电元件的性能和应用领域还在不断拓展和提升。
光电导器件(光敏电阻)
目 录
• 引言 • 光敏电阻的工作原理 • 光敏电阻的种类与特性 • 光敏电阻的应用实例 • 光敏电阻的发展趋势与未来展望 • 结论
01 引言
主题简介
01
光电导器件（光敏电阻）是一种 光电转换器件，其工作原理是利 用光电导效应将光信号转换为电 信号。
02
光电导器件具有灵敏度高、响应 速度快、线性范围宽等优点，广 泛应用于光信号检测、光通信、 自动控制等领域。
光电倍增管
总结词
光电倍增管是一种高灵敏度的光电器件，它通过倍增光电效应产生的微弱电流来提高检测灵敏度。
详细描述
光电倍增管由多个倍增极组成，每个倍增极都具有较高的增益。当光照在光电倍增管的阴极上时，光 生电子被释放并被电场加速到下一个倍增极，在那里再次发生光电效应并释放更多的电子。通过多个 倍增极的连续放大，微弱的光电流被显著放大，从而实现高灵敏度的光电检测。
05 光敏电阻的发展趋势与未 来展望
提高光电转换效率
01
02
03
新型结构设计
通过优化光敏电阻的结构 设计，提高对光的吸收和 利用效率，从而提高光电 转换效率。
材料改性
通过材料改性技术，改善 光敏电阻的光吸收和光电 转换性能，如掺杂、合金 化等手段。
表面处理
对光敏电阻表面进行特殊 处理，提高表面光吸收和 光电转换效率，如涂覆增 透膜、表面微纳结构等。
光电灵敏度
响应时间
表示光敏电阻阻值变化量与光照强度变化 量的比值，反映了光敏电阻对光的敏感程 度。
光敏电阻从无光照状态到有光照状态，或 从有光照状态到无光照状态所需的时间， 反映了光敏电阻的反应速度。
03 光敏电阻的种类与特性
光电二极管
光电元器件研究报告
光电元器件研究报告
光电元器件研究报告
一、研究背景
光电元器件是光刻仪、打印机内一类重要的组成部件，可以在电子产品中做放大、振荡或微弱等加工，是电子工业中重要的一类元件。
光电元件在电子产品中占有很重要的地位，它可以把激光束转换为电脉冲或电磁场，在集成电路芯片中充当一些重要的功能，可控制信号的放大和衰减，完成信号的编解码、处理等功能。
二、电子器件及其特性
1.光电二极管：光电二极管的特性就是在其外部施加光能时，电流值发生很大的变化。
其主要特性有：电流可以调整，电压变化不大，安全可靠性较高。
2.光电晶体管：光电晶体管的特性，一般与继电器相似，灵敏度高，电流增加或减少时可正常工作，其安全性也相对较高。
3.光电电容：光电电容具有较高的电阻（尤其是在较低电压时），其输入输出电压对应比率较小，电容量较大，一般可达到数百伏安和数千微贝的状态。
三、结论
总的来说，光电元件是电子技术所不可或缺的组成部分，在信号处理
和检测方面有着重要的作用。
它们的特性多受外部环境影响，必须综合考虑才能保证其性能。
同时，设计中还应该考虑对环境的影响，减少不必要的污染，从而保证电子产品能良好地运行。
行业梳理电子元器件子行业——半导体行业
行业梳理电子元器件子行业——半导体行业清晰
半导体行业是一个广泛的行业，主要包括半导体、光学元件、IC封装、微机控制、传感器、终端应用以及电子安全系统等。
以下将围绕半导
体行业，介绍其产品种类、产业结构、市场前景及发展趋势等进行梳理。
一、产品种类
1、半导体元件
半导体元件是指电子设备的基本单元，包括晶体管、发光二极管、分
立型元件、集成电路等。
它们在电路中起着开关、调整、放大、缓冲等重
要的作用。
2、光电元件
光电元件是指电子设备中的光学元件，主要有发光二极管、光电晶体、光纤、光学元件、衰减器、探测器等。
它们具有辐射能量要低、开关速度快、传输距离长、动态范围宽等优点，主要用于视频处理、光纤通信、光
存储等领域中。
3、IC封装
IC封装，即集成电路封装，是利用封装技术将元件固定在PCB板上
的一种技术。
它主要用于提高集成电路的外观质量、稳定性和耐用性，以
及提高元器件的可靠性。
最常见的封装有DIP、QFP、SOP、SMD、BGA等。
4、微机控制
微机控制是一种精密控制技术，它通过控制器（如单片机）将各种传感器、输入/输出设备、控制器和电动机等组成一个完整的控制系统，可以实现自动控制过程。
目前它广泛应用于家用电器、机器人、汽车电子系统、轨道运输、航空航。
光电子元器件
电容器也是电子线路中最常见的元器件之一，它是一 种存储电能的元器件。电容器由两块同大同质的导体中间 夹一层绝缘介质构成。当在其两端加上电压时，电容器上 就会存储电荷。一旦没有电压，只要有闭合回路，它又会 放出电能。电容器在电路中阻止直流通过，而允许交流通 过，交流的频率越高，通过的能力越强。因此，电容在电 路中常用耦合，旁路滤波、反馈、定时及振荡等作用。
由此不难理解，拉曼放大是一个光放大器分布式的 放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说 是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了， 不过相当昂贵。
半导体光放大器：
一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器 相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制 造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
分类：
光放大器主要有2种，半导体放大器及光纤放大器。半 导体放大器分为谐振式和行波式；光纤放大器分为掺稀土 元素光纤放大器和非线性光学放大器。非线性光学放大器 分为拉曼（SRA）和布里渊（SBA）光纤放大器。
工作原理：
拉曼光放大器：
利用拉曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激 光注入光纤后，会发生非线性效应拉曼散射。在不断发生 散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到 放大。
非线性器件
定义： 非线性元件是一种通过它的电流与加在它两端
电压不成正比的电工材料，即它的阻值随外界情况 的变化而改变．求解含有非线性元件的电路问题通 常要借助U-I图像，在定性分析中，重点是掌握理 论上的分析方法；而在定量计算中，一般求出的都 只能是近似结果
工作特性：
欧姆定律是个实验定律，实验中用的都是金 属导体。这个结论对其它导体是否适用，仍然需要 实验的检验。
主要特性用途：
10.1光电效应及光电元件
紫外管外形
当入射紫外 线照射在紫外管 阴极板上时， 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， 出金属表面，形 成电子发射。 成电子发射。紫 外管多用于紫外 线测量、 线测量、火焰监 测等。 测等。
2011-4-20
紫外线
4
（2）内光电效应：在光线的作用下能使 ）内光电效应： 物体的电阻率改变的光电效应。 物体的电阻率改变的光电效应。 基于内光电效应光电元件：光敏电阻、 基于内光电效应光电元件：光敏电阻、光 敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管等。 敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管等。
2011-4-20 7
2011-4-20
8
光敏电阻的特性和参数 置于室温、 （1）暗电阻 置于室温、全暗条件下测 ） 得的稳定电阻值称为暗电阻， 得的稳定电阻值称为暗电阻，通常大于 1M 。光敏电阻受温度影响甚大，温度上 光敏电阻受温度影响甚大， 暗电阻减小，暗电流增大， 升，暗电阻减小，暗电流增大，灵敏度下 这是光敏电阻的一大缺点。 降，这是光敏电阻的一大缺点。 （2）光电特性 在光敏电阻两极电压固定 ） 不变时， 不变时，光照度与电阻及电流间的关系称 为光电特性。 为光电特性。
2011-4-20
5
1、光敏电阻
内光电效应： 内光电效应：当光敏电阻 受到光照时， 阻值减小。 受到光照时， 阻值减小。
2011-4-20
6
光敏电阻演示
当光敏 电阻受到光 照时，光生 照时， 电子—空穴 电子 空穴 对增加，阻 对增加， 值减小， 值减小，电 流增大。 流增大。 暗电流（越小越好） 暗电流（越小越好）
第十章
光电传感器
本章学习光电效应、光电元件 本章学习光电效应、 的结构、工作原理、特性以及光电 的结构、工作原理、 传感器的各种应用， 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。 及光电断续器的使用方法。
光电检测技术常用器件及应用
3、数字、文字以及图像显示
七段式数码管 14划字码管 文字显示器的内部接线
4、显示器
彩色大面积显示设备，如电子商标及大屏幕显示
LCD
LCD 液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在 两片平行的玻璃 当中放置液态的 晶体，两片玻璃 中间有许多垂直 和水平的细小电 线，透过通电与 否来控制杆状水 晶分子改变方向， 将光线折射出来 产生画面。
发光二极管的发光机理
发光二极管 （即LED）是一种 注入电致发光器件， 它由P型和 N型半 导体组合而成。其 发光机理常分为PN 结注入发光与异质 结注入发光两种。
1. PN结注入发光
1、制作半导体发光二极管的材料是掺杂的，热平 衡状态下的N区很多自由电子，P区有很多多空穴。 2、当加以正向电压时，N区导带中的电子可越过PN 结的势垒进入P区。P区的空穴也向N区扩散 3、于是电子与空穴有机会相遇，复合发光。由于 空穴迁移率低于自由电子，则复合发光主要发生在 p区。 光的颜色（波长）决定于材料禁带宽度Eg，光的强 弱与电流有关
4. 寿命
发光二极管的寿命定义为亮度降低到原有亮 度一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很 长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h， 最长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降 的现象叫老化。电流密度大，老化快。
LED特点
1、 LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角较大。 2、 LED的发光颜色丰富，通过选用不同的材料，可以实 现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO或GaAaP材料的红色 LED，GaAaP材料的橙色、黄色LED，以及GaN蓝色LED 等。 3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即 使在日光下，由LED发出的光也能视认。 4、LED的单元体积小。再加上低电压、低电流驱动的特 点，可作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的 使用。 5、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场 地面的信号光源，是一个新的应用领域。
我国量子信息研发所需高纯度同位素、专用光电元器件
我国量子信息研发所需高纯度同位素、专用光电元器件示例文章篇一：哇塞，一看到“我国量子信息研发所需高纯度同位素、专用光电元器件”这个题目，我简直一个头两个大！这对于我这个小学生来说，可真是太难懂啦！不过，老师说过，遇到难题不要怕，要勇敢去探索。
那我就来试着说一说我对这个的想法吧。
你知道吗？量子信息就像是一个超级神秘的魔法世界。
而高纯度同位素和专用光电元器件呢，就是打开这个魔法世界大门的钥匙。
就好像我们玩游戏，没有合适的装备就没办法通关一样。
高纯度同位素和专用光电元器件对于量子信息研发来说，那就是至关重要的装备呀！没有它们，量子信息的研发就会变得困难重重。
我问过爸爸，高纯度同位素到底是啥？爸爸说，它就像是超级精细的面粉，一点点杂质都不能有，必须特别纯净，这样才能在量子信息的世界里发挥大作用。
那专用光电元器件又是什么呢？妈妈告诉我，它就像是我们眼睛里的视网膜，能敏锐地感受到各种光线和信息。
我又好奇啦，那要怎么才能得到这些厉害的东西呢？老师说，这需要很多科学家叔叔阿姨们一起努力，不断地研究、试验。
我就想啊，这些科学家叔叔阿姨们得多辛苦呀！他们是不是每天都在实验室里埋头苦干，就为了能让我们国家在量子信息领域取得更大的进步？“要是没有他们的努力，我们能有这么厉害的科技发展吗？”我忍不住问自己。
我还跟小伙伴们讨论过这个呢。
小明说：“说不定以后我们也能参与进去呢！” 小红瞪大眼睛说：“那得多难呀！” 我大声说：“怕什么，只要我们现在好好学习，以后说不定真行！”我觉得呀，我国在量子信息研发方面一定会越来越厉害！因为有那么多人在努力，在付出。
我也要好好学习，说不定以后我也能为这个超级神秘又超级厉害的领域贡献一份力量呢！你说是不是？示例文章篇二：哇塞！一看到“我国量子信息研发所需高纯度同位素、专用光电元器件”这个题目，我就觉得好高大上啊！可我还是个小学生，对这些东西不太懂呢，但我愿意跟您讲讲我心里的想法。
您知道吗？量子信息就像是一个神秘的魔法世界，充满了让人惊叹的秘密和神奇的力量。
光电子器件简介
汇报人： 2024-01-08
目录
• 光电子器件概述 • 常见光电子器件 • 光电子器件的发展趋势 • 光电子器件的挑战与解决方案 • 光电子器件的应用前景
01
光电子器件概述
定义与分类
要点一
总结词
光电子器件是利用光子作为信息载体的一类电子器件，其 分类方式多种多样。
要点二
详细描述
02
常见光电子器件
激光器
总结词
激光器是一种能够产生相干光的器件 ，利用受激发射原理实现光的放大。
详细描述
激光器具有高亮度、单色性好、方向 性强等特点，广泛应用于通信、测量 、军事等领域。
光电探测器
总结词
光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
详细描述
光电探测器通过吸收光子并产生电子-空穴对来实现光电转换，广泛应用于光通信、光谱分析等领域。
光学计量
02
03
激光光谱学
光电子器件可以实现高精度、高 稳定性的光学计量，如干涉仪、 椭偏仪等。
光电子器件在激光光谱学中也有 广泛应用，能够提供高灵敏度、 高分辨率的光谱数据。
THANKS
谢谢您的观看
应用领域
总结词
光电子器件在通信、能源、医疗、军事等领域具有广 泛的应用前景。
详细描述
光电子器件在多个领域都有着广泛的应用前景。在通信 领域，光电子器件可以实现高速、大容量的光纤通信， 提高信息传输效率；在能源领域，光电子器件可以用于 太阳能电池和光探测器等设备的制造；在医疗领域，光 电子器件可以用于光学仪器、激光治疗和光学成像等方 面；在军事领域，光电子器件可以用于激光武器、光学 侦查和夜视设备等方面。随着科技的不断发展，光电子 器件的应用领域还将不断扩大。
光电元器件
图1-31发光二极管测量 光电元器件1. 发光二极管的检测① 正、负极的判别将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。
② 发光二极管测量发光二极管除测量正、反向电阻外，还应进一步检查其是否发光。
发光二极管的工作电压一般在1.6V 左右，工作电流在1mA 以上时才发光。
用R ×10K Ω挡测量正向电阻时，有些发光二极管能发光即可说明其正常。
对于工作电流较大的发光二极管亦可用图1-31所示电路进行检测。
① 性能好坏的判断用万用表R×10K 档，测量发光二极管的正、反向电阻值。
正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10～20K Ω，反向电阻值为250KΩ～∞（无穷大）。
较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。
若用万用表R×1K 档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V （高于万用表R×1K 档内电池的电压值1.5V ）的缘故。
用万用表的R×10K 档对一只220μF/25V 将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极，若发光二极管有很亮的闪光，则说明该发光二极管完好。
也可用3V 直流电源，在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极（见图1-31），正常的发光二极管应发光。
或将1节1.5V 电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V 电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。
2. 红外发光二极管的检测① 正、负极性的判别红外发光二极管多采用透明树脂封装，管心下部有一个浅盘，管内电极宽大图1-32 红外光敏二极管的检测 的为负极，而电极窄小的为正极。
- 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)。
图1-31发光二极管测量 光电元器件1. 发光二极管的检测① 正、负极的判别将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。
② 发光二极管测量发光二极管除测量正、反向电阻外，还应进一步检查其是否发光。
发光二极管的工作电压一般在1.6V 左右，工作电流在1mA 以上时才发光。
用R ×10K Ω挡测量正向电阻时，有些发光二极管能发光即可说明其正常。
对于工作电流较大的发光二极管亦可用图1-31所示电路进行检测。
① 性能好坏的判断用万用表R×10K 档，测量发光二极管的正、反向电阻值。
正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10～20K Ω，反向电阻值为250KΩ～∞（无穷大）。
较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。
若用万用表R×1K 档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V （高于万用表R×1K 档内电池的电压值1.5V ）的缘故。
用万用表的R×10K 档对一只220μF/25V 将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极，若发光二极管有很亮的闪光，则说明该发光二极管完好。
也可用3V 直流电源，在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极（见图1-31），正常的发光二极管应发光。
或将1节1.5V 电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V 电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。
2. 红外发光二极管的检测① 正、负极性的判别红外发光二极管多采用透明树脂封装，管心下部有一个浅盘，管内电极宽大图1-32 红外光敏二极管的检测 的为负极，而电极窄小的为正极。
也可从管身形状和引脚的长短来判断。
通常，靠近管身侧向小平面的电极为负极，另一端引脚为正极。
长引脚为正极，短引脚为负极。
② 性能好坏的测量用万用表R×10K 档测量红外发光管有正、反向电阻。
正常时，正向电阻值约为15～40K Ω（此值越小越好）；反向电阻大于500K Ω（用R×10K 档测量，反向电阻大于200K Ω）。
若测得正、反向电阻值均接近零，则说明该红外发光二极管内部已击穿损坏。
若测得正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。
若测得的反向电阻值远远小于500K Ω，则说明该二极管已漏电损坏。
3. 红外光敏二极管的检测将万用表置于R×1K 档，测量红外光敏二极管的正、反向电阻值。
正常时，正向电阻值（黑表笔所接引脚为正极）为3～10K Ω左右，反向电阻值为500K Ω以上。
若测得其正、反向电阻值均为0或均为无穷大，则说明该光敏二极管已击穿或开路损坏。
在测量红外光敏二极管反向电阻值的同时，用电视机遥控器对着被测红外光敏二极管的接收窗口（见图1-32）。
正常的红外光敏二极管，在按动遥控器上按键时，其反向电阻值会由500K Ω以上减小至50～100K Ω之间。
阻值下降越多，说明红外光敏二极管的灵敏度越高。
4. 其他光敏二极管的检测① 电阻测量法用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口，然后用万用表R×1K 档测量光敏二极管的正、反向电阻值。
正常时，正向电阻值在10～20K Ω之间，反向电阻值为∞（无穷大）。
若测得正、反向电阻值均很小或均为无穷大，则是该光敏二极管漏电或开路损坏。
再去掉黑纸或黑布，使光敏二极管的光信号接收窗口对准光源，然后观察其正、反向电阻值的变化。
正常时，正、反向电阻值均应变小，阻值变化越大，说明该光敏二极管的灵敏度越高。
② 电压测量法将万用表置于1V 直流电压档，黑表笔接光敏二极管的负极，红表笔接光敏二极管的正极、将光敏二极管的光信号接收窗口对准光源。
正常时应有0.2～0.4V电压（其电压与光照强度成正比）。
③电流测量法将万用表置于50μA或500μA电流档，红表笔接正极，黑表笔接负极，正常的光敏二极管在白炽灯光下，随着光照强度的增加，其电流从几微安增大至几百微安。
光电二极管性能的检测光电二极管的反向电阻随着从窗口射入光线的强弱而发生显著变化。
在没有光照时，光电二极管的正、反向电阻测量以及极性判别与普通二极管一样。
光电二极管光电特性的测量方法：用万用表R×100KΩ挡或R×1KΩ挡测它的反向电阻时，用手电筒照射光电二极管顶端的窗口，万用表指示的电阻值应明显减小。
光线越强，光电二极管的反向电阻越小，甚至只有几百Ω。
关掉手电筒，电阻读数应立即恢复到原来的阻值。
这表明被测光电二极管是良好的。
5. 光敏电阻图1-33为光敏电阻的原理图与光敏电阻的符号，在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏电阻。
图1-33 光敏电阻的原理图与光敏电阻的符号⑴光敏电阻原理①CdS光敏电阻CdS光敏电阻是最常见的光敏电阻，它的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率，它在可见光波段范围内的灵敏度最高，因此，被广泛地应用于灯光的自动控制，照相机的自动测光等。
② PbS光敏电阻PbS光敏电阻是近红外波段最灵敏的光电导器件。
PbS光敏电阻在2μm附近的红外辐射的探测灵敏度很高，因此，常用于火灾的探测等领域。
③ InSb光敏电阻InSb光敏电阻是3～5μm光谱范围内的主要探测器件之一。
InSb材料不仅适用于制造单元探测器件，也适宜制造阵列红外探测器件。
⑵光敏电阻的检测①用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。
此值越大说明光敏电阻性能越好。
若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。
②将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小，此值越小说明光敏电阻性能越好。
若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部电路损坏，也不能再继续使用。
③将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。
如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。
6. 硅光电池光电池是一种不需加偏置电压就能把光能直接转换成电能的PN结光电器件，光电池的种类很多，常见的有硒、锗、硅、砷化镓、氧化铜等。
按光电池的功用可将其分为两大类：即太阳能光电池和测量光电池。
太阳能光电池主要用作向负载提供电源，可在空间直接将太阳能转换成电能，被广泛地应用于供电困难的场所和一些日用便携电器中。
测量光电池的主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号，常被应用在光度、色度、光学精密计量和测试设备中。
硅光电池的基本结构和工作原理:按硅光电池衬底材料的不同可分为2DR型和2CR型。
如图1-34（a）所示为2DR型硅光电池，它是以P型硅为衬底(即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等)，然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。
硅光电池的受光面的输出电极多做成如图1-34（b）所示为硅光电池的外形图，图中所示的梳齿状或“E”字型电极，其目的是减小硅光电池的内电阻。
图1-34硅光电池结构、外形和电路符号7. 光电（敏）三极管光电三极管与普通半导体三极管一样有两种基本结构，NPN结构与PNP结构。
用N型硅材料为衬底制作的NPN结构，称为3DU型；用P型硅材料为衬底制作的称为PNP结构，称为3CU型。
图1-35所示为3DU型光电三极管的工作原理及其符号。
图1-35(a)所示为其原理结构图；图1-35(b)所示为其电路符号。
由此可见光电三极管具有电流放大作用，灵敏度高于光电二极管。
光电三极管可有或无基极引出线。
图1-35 3DU型硅光电三极管的结构及电路符号8. 激光二极管激光二极管封装有两种形式：共阳极与共阴极型。
激光二极管的符号如图1-36(d)所示，从图中可知，激光二极管由两部分构成，一部分是激光发射部分LD；，另一部分为激光接收部分PD，用来监测激光器背向输出光功率。
LD和PD 两部分又有公共端点b，公共端一般同管子的金属外壳相连，所以激光二极管实际上只有三个脚a、b、c。
(a) 半导体激光器 (b)蓝紫激光二极管 (c) 红光激光二极管 (d)激光二极管符号图 1-36 激光二极管封装目前激光二极管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
图1-36(b) 型号：HLD405150H7J封装类型：TO-18（5.6mm），最大输出功率：150mW 连续不带透镜，工作电压：5V，波长：405nm。
图1-36(c) 型号：LD-635-05封装形式：TO-18（5.6mm），最大输出功率：5mW，工作电压：2.7-4.8V，波长：635nm，工作电流：小于等于25mA。
⑴激光二极管的简单检测检测和判断激光二极管可按如下三个步骤进行:①区分LD和PD用万表的R×1K挡分别测出激光二极管三个引脚两两之间的阻值，总有一次两脚间的阻值大约在几千欧姆左右，这时黑表笔所接的一端是PD阳极端，红表笔所接的引脚为公共端，剩下的一个引脚为LD阴极端，这样就区分出了PD部分（图中的bc部分）和LD部分（图中的ab部分）。
②检测PD部分。
激光二极管的PD部分实质上是一个光敏二极管，用万用表检测方法如下：用R×1K挡测其阻值，若正向电阻为几千欧姆，反向电阻为无穷大，初步表明PD部分是好的；若正向电阻为0或为无穷大，则表明PD部分已坏。
若反向电阻不是无穷大，而有几百千欧或上千千欧的电阻，说明PD部分已反向漏电，管子质量变差。
③检测LD部分。
用万用表的R×1K 挡测LD 部分的正向阻值，即黑表笔接公共端b ，红表笔接a 脚，正向阻值应在10K Ω～30K Ω之间，反向阻值应为无穷大。
若测得的正向阻值大于55K Ω，反向阻值在100K Ω以下，表明LD 部分已严重老化，使用效果会变差。
⑵ 判定管脚的排列顺序将万用表置于R ×1K 挡，按照检测普通二极管正、反电阻的方法，即可将激光二极管的管脚排列顺序确定。
但检测时要注意，由于激光二极管的正向压降比普通二极管要大，所以当检测正向电阻时，万用表指针仅略微向右偏转而已，而反向电阻则为无穷大。
⑶ 激光二极管好坏的检测一般在激光二极管供电回路中设置了一只负载电阻。
检测时，可用万用表直流电压挡测量一下此负载电阻上的电压降，然后用欧姆定律R UI 来估算激光二极管中流过的电流，再据此电流的大小，判断激光二极管的工作状态。