光电导器件优秀PPT

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第2章光电导器件

第2章光电导器件
20122012-2-20
下降时间τ 远大于上升时间τ 下降时间 f远大于上升时间 r
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强辐射作用情况下的下降时间远大于上升时间的原因: 强辐射作用情况下的下降时间远大于上升时间的原因: 当停止辐射时, 当停止辐射时,由于光敏电阻体内的光生电子和光生 空穴需要通过复合才能恢复到辐射前的稳定状态, 空穴需要通过复合才能恢复到辐射前的稳定状态,而且随 着复合的进行,光生载流子数密度在减小, 着复合的进行,光生载流子数密度在减小,复合几率在下 所以停止辐射的过度过程要远远大于入射辐射的过程。 降,所以停止辐射的过度过程要远远大于入射辐射的过程。 光敏电阻的暗电阻与其检测前是否被曝光有关, 光敏电阻的暗电阻与其检测前是否被曝光有关,这称 前例效应。 为光敏电阻的前例效应 为光敏电阻的前例效应。 受时间响应的 限制, 限制,光敏电阻的光 照频率必然受到限制, 照频率必然受到限制, 频率特性曲线反应这 种限制。如图PbS频 种限制。如图 频 率特性较好。 率特性较好。
光敏电阻为多数载流子导电的光电器件, 光敏电阻为多数载流子导电的光电器件,具有复杂的温度 特性。 特性。 以室温( ℃ 以室温(25℃)的相对 光电导率为100%,观测光 光电导率为 , 敏电阻的相对光电导率随温 度的变化关系, 度的变化关系,可以看出光 敏电阻的相对光电导率随温 敏电阻的相对光电导率随温 度的升高而下降, 度的升高而下降,光电响应 特性随着温度的变化较大。 特性随着温度的变化较大。 这是因为温度越高, 这是因为温度越高,晶格振 动对电流的阻碍就越大。 动对电流的阻碍就越大。
暗电阻和暗电导:室温下, 暗电阻和暗电导:室温下,光敏电阻在全暗时的电阻和电导 gd 亮电阻和亮电导: 亮电阻和亮电导:光敏电阻在一定光照时的电阻和电导 g 光电导: 光电导:光敏电阻由光照产生的电导

光电器件PPT课件

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二、
1.
光敏二极管的结构与一般二极管相似。 它装在透明玻璃 外壳中, 其PN结装在管的顶部, 可以直接受到光照射(见图8 5)。 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态(见图8-6 所示), 在没有光照射时, 反向电阻很大, 反向电流很小, 这反向 电流称为暗电流。 当光照射在PN结上时, 光子打在PN结附近, 使PN结附近产生光生电子和光生空穴对。它们在PN结处的内 电场作用下作定向运动, 形成光电流。光的照度越大, 光电流越 大。 因此光敏二极管在不受光照射时, 处于截止状态, 受光照 射时, 处于导通状态。
光敏晶体管与一般晶体管很相似, 具有两个PN结, 只是它 的发射极一边做得很大, 以扩大光的照射面积。图8 - 7为NPN 型光敏晶体管的结构简图和基本电路。大多数光敏晶体管的 基极无引出线, 当集电极加上相对于发射极为正的电压而不 接基极时, 集电结就是反向偏压;当光照射在集电结上时, 就 会在结附近产生电子-空穴对, 从而形成光电流, 相当于三极管 的基极电流。由于基极电流的增加, 因此集电极电流是光生 电流的β倍, 所以光敏晶体管有放大作用。
第8章光电式传感器
8.1 光电器件 8.2 光纤传感器 8.3 红外传感器
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第8章 光电式传感器
8.1 光电器件
光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件, 它是构 成光电式传感器最主要的部件。 光电器件响应快、结构简单、 使用方便, 而且有较高的可靠性, 因此在自动检测、计算机和 控制系统中, 应用非常广泛。
1.
光电耦合器的发光和接收元件都封装在一个外壳内, 一般 有金属封装和塑料封装两种。 耦合器常见的组合形式如图8 15所示。
图(a)所示的组合形式结构简单、成本较低, 且输出电流 较大, 可达100 mA, 响应时间为3~4μs。 图(b)形式结构简单, 成本较低、 响应时间快, 约为1μs, 但输出电流小, 在50~300 μA之间。图(c)形式传输效率高, 但只适用于较低频率的装 置中。 图(d)是一种高速、高传输效率的新颖器件。对图 中所示无论何种形式, 为保证其有较佳的灵敏度, 都考虑了发 光与接收波长的匹配。

光电导器件分解课件

光电导器件分解课件

温度特性
总结词
光电导器件在不同温度下的性能表现。
详细描述
温度特性对于光电导器件的应用至关重要。随着温度的升高 ,光电导器件的响应速度可能会变慢,灵敏度可能会降低。 了解温度特性有助于优化器件性能,提高其在不同环境下的 稳定性。
频率响应特性
总结词
光电导器件在不同频率的光信号下的响应速度。
详细描述
频率响应特性描述了光电导器件在不同频率的光信号下的响应速度。对于高速 光电导器件,其频率响应范围通常较高,能够快速响应变化的光信号。了解频 率响应特性有助于在特定应用中优化光电导器件的性能。
雪崩光电二极管
总结词
雪崩光电二极管是一种高灵敏度的光电导器件,它利用电场中的雪崩倍增效应放大光生 电流。
详细描述
雪崩光电二极管由P型和N型半导体材料构成,其结构类似于普通光电二极管。在强电 场作用下,光生载流子在倍增光电 二极管具有灵敏度高、响应速度快、线性范围宽等优点,广泛应用于高速光信号检测、
03
常见光电导器件介绍
硅光电二极管
总结词
硅光电二极管是一种常用的光电导器件 ,它利用光生载流子原理实现光电转换 。
VS
详细描述
硅光电二极管由P型和N型半导体材料构 成,当光照射在PN结上时,光子能量大 于硅的禁带宽度,产生电子-空穴对,形 成光生电流。硅光电二极管具有响应速度 快、稳定性好、线性范围宽等优点,广泛 应用于光通信、光纤传感、光谱分析等领 域。
频率响应
总结词
频率响应是衡量光电导器件响应速度的参数,它表示 光电导器件对不同频率光信号的响应能力。
详细描述
频率响应是指光电导器件在不同频率光信号下的响应 速度和幅度的变化。频率响应越快,说明光电导器件 对快速变化的光信号响应能力越强,能够适应高速光 信号的探测。在高频光信号下,频率响应决定了光电 导器件的带宽和时间常数等参数,对实时探测和高速 通信等领域具有重要意义。

光电导器件(光敏电阻)

光电导器件(光敏电阻)
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

《光电导器》课件

《光电导器》课件
在CMOS图像传感器中,光电导效应也被用于将光信号转换为 电信号,从而实现图像的采集。
生物医学成像
光电导器在生物医学成像领域也有应用,如X射线、超声波等医 学影像的获取和解析。
光电导器在太阳能电池领域的应用
01
02
03
光伏效应
光电导器能够将太阳能转 换为电能,其工作原理基 于光伏效应。
高效太阳能电池
通过优化光电导器的材料 和结构,可以提高太阳能 电池的光电转换效率。
太阳能发电系统
光电导器在太阳能发电系 统中扮演着重要的角色, 是实现太阳能利用的关键 器件之一。
06
光电导器的研究进展与未来展 望
新型光电导材料的研发进展
钙钛矿材料
具有优异的光电性能和可 调谐带隙,成为光电导材 料领域的研究热点。
光电导器的历史与发展
光电导器的研究始于20世纪初 ,最早的光电导器是真空电子管

随着材料科学和微电子技术的不 断发展,光电导器逐渐向小型化
、集成化、高效化方向发展。
目前,光电导器在光通信、光探 测、光计算等领域得到了广泛应
用。
光电导器的应用领域
光通信
光电导器在光纤通信中用作调 制器和解调器,将信息加载到
稳定性
稳定性是指光电导器在不同环境条件下保持性能 稳定的能力。稳定性越高,光电导器的性能越好 。
可靠性
可靠性是指光电导器在长时间使用过程中保持性 能不变的能力。可靠性越高,光电导器的性能越 好。
04
光电导器的制造工艺与材料
光电导器的制造工艺
薄膜制备技术
掺杂技术
采用物理或化学气相沉积等方法制备光电 导薄膜。
光敏层的作用
吸收光子并产生光电导效应。
衬底的作用

光电导器件(光敏电阻)

光电导器件(光敏电阻)
光敏面作成蛇形,电极作成梳状是因为这样即可以保证有较大的受光表面,也可以减小电极之间距离,从而既可减小极间电子渡越时间,也有利于提高灵敏度。
: 照度(勒克斯lx)
电导(西门子S)
定义为光电导 与输入光照度E之比。
光电导灵敏度 (P107)
热噪声、产生复合噪声 、 噪声与调制频率的关系如下所示:
01
02
03
04
噪声特性:
红外:减小温漂,使信号放大,可调制较高的
制冷可降低热噪声
恰当的偏置电路,可使信噪比最大
光谱特性:相对灵敏度与波长的关系
可见光区光敏电阻的光谱特性 光谱特性曲线覆盖了整个可见光区,峰值波长在515~600nm之间。尤其硫化镉的峰值波长与人眼的很敏感的峰值波长(555nm)是很接近的,因此可用于与人眼有关的仪器,例如照相机、照度计、光度计等。
原理:
5-1工作原理和结构
非本征型(N型为主):可以检测波长很长的辐射
本征型:可用来检测可见光和近红外辐射
结构: 组成:它由一块涂在绝缘 基底上的光电导材料薄膜 和两端接有两个引线,封 装在带有窗口的金属或塑 料外壳内 。电极和光电导 体之间呈欧姆接触。
三种形式 ⑴梳状式 玻璃基底上蒸镀梳状金属膜而制成;或在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽,在槽内填入黄金或石墨等导电物质,在表面再敷上一层光敏材料。如图所示。
进行动态设计时,应考虑光敏电阻的前历效应
光电导弛豫时间长
由伏安特性知,设计负载时,应考虑额定功耗
不足:
ห้องสมุดไป่ตู้
5-3 常用光敏电阻(P109)
参数
功率(mw)
测量照度
暗电阻(兆欧)
亮电阻(千欧)
峰值波长
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d
I 亮电流:光照时电阻加上一定的电压所通过的电流
光电流:由光照产生的电流 I P I Id
2
10
1. 光电特性
光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。
弱光照下
强光照下
光照越强电阻越? Sg
dg d e ,
q

q
bd hK f l
3
2
1 2
e,
弱光照时光电导与光照是线 性关系,则
I p g pU Sg EU
一般情况下光电导与光照关系
I p g pU Sg EU
光电阻:
Rp
1 gp
E Sg
强光时非线性
0.5 1
2
11
在对数坐标系 中光敏电阻的阻值R 在某段照度EV范围 内的光电特性近似 表现为线性,即γ保 持不变。则有:
logR1 logR2
光敏电阻缺点:
强光照射下线性较差,频率特性也较差。
2
5
3.典型光敏电阻
(1) CdS(硫化镉)光敏电阻 ——可见光区
CdS光敏电阻的峰值响应波长为0.52μm,CdSe (硒化镉)光敏电阻为0.72μm,一般调整S和Se的比例, 可使Cd(S,Se)光敏电阻的峰值响应波长大致控制在 0.52~0.72μm范围内。亮暗电导比可达1011,一般为 106
1 2
q
bd hK f l
3
2
1 2
e,
因为增大受光面 积,可以提高光 电导;减小两极 间距离l可以提 高光电灵敏度。 所以就将光敏电 阻的形状制造成 蛇形。
与电极间距3/2次方 成反比,与光通量 有关且是非线性的
2
4
光敏电阻的优缺点
光敏电阻优点:
1.光谱响应相当宽。 2.所测的光强范围宽,即可对强光响应,也 可对弱光响应。 3.无极性之分,使用方便,成本低,寿命长。 4.灵敏度高,工作电流大,可达数毫安。
2
13
3.光敏电阻的温度特性
光敏电阻为多数载流子导电的光电器件,具有复杂的温度 特性。
以室温(25℃)的相对 光电导率为100%,观测光 敏电阻的相对光电导率随温 度的变化关系,可以看出光 敏电阻的相对光电导率随温 度的升高而下降,光电响应 特性随着温度的变化较大。 这是因为温度越高,晶格振 动对电流的阻碍就越大。
2012.1贾湛制作
第2章 光电导器件
主讲:扬州职业大学 电子工程系 贾湛
2
1
光电导效应——某些物质吸收了光子的能量
产生本征吸收或杂质吸收,从而改变了物质电 导率的现象。
光电导器件又称光敏电阻(photovaristor)— —利用具有光电导效应的材料制成电导随入射 光度量变化器件。 光敏电阻材料:硅、锗等本征半导体与杂质半 导体,硫化镉、硒化镉、氧化铅等。
logE2 logE1
R1与R2分别是照度为E1和E2时光敏电阻的阻值。
2
12
2.光敏电阻伏安特性
在不同光照下加在光敏电 阻两端的电压U与流过它的 电流Ip的关系曲线,并称其 为光敏电阻的伏安特性。 图2-5所示为典型CdS光敏 电阻的伏安特性曲线 。
图中虚线为允许功耗曲线,由此可确定光敏电阻正常工 作电压。
2
14
4.光敏电阻的时间响应
当光敏电阻受到脉冲光照时,光电流要经过一 段时间才能达到稳态值,光照突然消失时,光电流 也不立刻为零。这说明光敏电阻有时延特性。由于 不同材料的光敏电阻时延特性不同,所以它们的频 率特性也不相同。
光敏电阻的时间响应(又称为惯性)比其他光 电器件要差(惯性要大)些,频率响应要低些,而 且具有特殊性。
2
9
2.2 光敏电阻的基本特性
光敏电阻的基本特性参数包含光电导特性、时间响 应、光谱响应、伏安特性与噪声特性等。
相关概念
g 暗电阻和暗电导:室温下,光敏电阻在全暗时的电阻和电导 d g 亮电阻和亮电导:光敏电阻在一定光照时的电阻和电导
g 光电导:光敏电阻由光照产生的电导 P I 暗电流:无光时由热激发产生的载流子形成的电流
符号
2
2
2.1 光敏电阻的原理与结构
本征型光敏电阻
杂质型光敏电阻
光照越强电阻越? h Eg
h Ec Ed
本征半导体常用于可见光 波段测量 杂质半导体常用于红外波 段测量
2
h EV EA
3
光敏电阻的基本结构
弱光照下
Sg
dg d e ,
q
hcl 2
与电极间距 平方成反比
强光照下
1
Sg
dg d e,
被广泛地应用于灯光的自动 控制,照相机的自动测光等。
2
6
(2) PbS(硫化铅)光敏电阻 ——红外区
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(锑化铟)光敏电阻——红外区
InSb光敏电阻是3~5μm光谱范围内的主要探测器件 之一。
(4)Hg1-xCdxTe系列器件——红外区
红外光敏电阻器:主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化 铟等光敏电阻器,广泛用于导弹制导、天文探测、非接触 测量、人体病变探测、红外光谱,红外通信等国防、科学 研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器:包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、 砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光 电控制系统,如光电自动开关门户,航标灯、路灯和其他 照明系统的自动亮灭,自动给水和自动停水装置,机械上 的自动保护装置和“位置检测器”,极薄零件的厚度检测 器,照相机自动曝光装置,光电计数器,烟雾报警器,光 电跟踪系统等方面。
它是目前所有红外探测器中性能最优良最有前途的探 测器件。由HgTe(碲化汞)和CdTe两种材料混合制 造,其中x标明Cd元素含量的组分。不同x,Eg不同。 一般组分x的变化范围为0.18~0.4,对应长波长的变化 范围为1~30μm。
2
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光敏电阻分类
紫外光敏电阻器:对紫外线较灵敏,包括硫化镉、硒化镉 光敏电阻器等,用于探测紫外线。
2
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光敏电阻命名规则
第一部分:主称 字母 含义
光敏
MG
电 阻

第二部分:用途或特征
数字
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
含义
特殊 紫外光 紫外光 紫外光 可见光 可见光 可见光 红外光 红外光 红外光
第三部分:序 号
例:
序号,以区别 该电阻器 的外形尺 寸及性能 指标
MG45-14(可见光敏电阻器) M――敏感电阻器 G――光敏电阻器 4――可见光 5-14――序号
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1.弱辐射作用情况下的时间响应
第一章推出(见P21)本征光电导器件在非平衡状态下光电导 率Δσ和光电流IΦ随时间变化的为:
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