《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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阻挡层光电（光生伏特）效应: 在光线的作用 下，物体在一定方向上产生电动势的现象。基 于该效应的光电器件有光敏晶体管、光电池。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
4.1.2 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
内光电（光电导）效应：在光线的作用下，能 使物体的电阻率改变的现象。基于该效应的光 电器件有光敏电阻等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
内光电（光电导）效应：在光线的作用下，能 使物体的电阻率改变的现象。基于该效应的光 电器件有光敏电阻等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
Biblioteka Baidu
4.1.1 外光电效应（光电发射型）
在光线作用下使电子逸出物体表面的现象。 如光电管、光电倍增管
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
光电器件 1. 光电管：
阴极装在玻璃管内壁 上，其上涂有光电发 射材料。
光电管由一个阴极 和一个阳极构成，并密 封在一支真空玻璃管内 。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极 阳极 光电阴极由半导体锑-铯制造而成，倍增极上涂有 银-镁等光敏材料，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 ，并且电位逐级升高
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（4～14个）有n，则倍增率为σn
光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
1. 光敏电阻的工作原理及结构
无正负极性，电阻器件
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
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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 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，可提高光敏电阻的灵敏度。
第四章 光电式传感器
工作原理：把被测量的变化转换成光信号的变化，然后
通过光电转换元件变换成电信号。
1
辐射源
2
光学器件
I
光电元件
x1
x2
光电式传感器方框图
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
什么是光电式传感器？
它是以光电器件作为转换元件， 可以将被测的非电量通过光量的变化 再转化成电量的传感器。
特点: 结构简单、精度高、响应快、非接触、 性能可靠
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
组成：光源+光学器件+光电元件。 物理基础:
光电效应（Photo-electric Effect）。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
什么是光电效应?
光照射在物体表面上可看成是物体受到一连串 具有一定能量的光子轰击，于是物体中的电子 吸收了光子的能量，导致物体的电学性质发生 了变化，这种现象就称为光电效应。
光电管的阴极接受
光的照射，它决定了器 件的光电特性。阳极由 金属丝做成，用于收集 电子。
阳极通常用金属丝弯 曲成矩形或圆形，置 于玻璃管的中央。
光电管示意图
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
工作原理：
当阴极受到适当波长 的光线照射时，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。电子被带正电位的阳 极所吸引，在光电管内就 有了电子流，在外电路中 便产生了电流。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
内光电效应（光电导型）
在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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（氩或氖） 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 (测试常用) 。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
（2）光照特性
光敏电阻的光电流与光强之间的关系
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。
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《中传感。器与检测技术》光电效应和光电器件
2．光敏电阻的基本特性
（1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
（1）伏安特性
在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
4.1.2 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
内光电（光电导）效应：在光线的作用下，能 使物体的电阻率改变的现象。基于该效应的光 电器件有光敏电阻等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
内光电（光电导）效应：在光线的作用下，能 使物体的电阻率改变的现象。基于该效应的光 电器件有光敏电阻等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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4.1.1 外光电效应（光电发射型）
在光线作用下使电子逸出物体表面的现象。 如光电管、光电倍增管
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
光电器件 1. 光电管：
阴极装在玻璃管内壁 上，其上涂有光电发 射材料。
光电管由一个阴极 和一个阳极构成，并密 封在一支真空玻璃管内 。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极 阳极 光电阴极由半导体锑-铯制造而成，倍增极上涂有 银-镁等光敏材料，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 ，并且电位逐级升高
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（4～14个）有n，则倍增率为σn
光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
1. 光敏电阻的工作原理及结构
无正负极性，电阻器件
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
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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 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，可提高光敏电阻的灵敏度。
第四章 光电式传感器
工作原理：把被测量的变化转换成光信号的变化，然后
通过光电转换元件变换成电信号。
1
辐射源
2
光学器件
I
光电元件
x1
x2
光电式传感器方框图
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
什么是光电式传感器？
它是以光电器件作为转换元件， 可以将被测的非电量通过光量的变化 再转化成电量的传感器。
特点: 结构简单、精度高、响应快、非接触、 性能可靠
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
通常把光电效应分为三类(重点)
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。基于该效应的光电器件有光 电管、光电倍增管等。
组成：光源+光学器件+光电元件。 物理基础:
光电效应（Photo-electric Effect）。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
什么是光电效应?
光照射在物体表面上可看成是物体受到一连串 具有一定能量的光子轰击，于是物体中的电子 吸收了光子的能量，导致物体的电学性质发生 了变化，这种现象就称为光电效应。
光电管的阴极接受
光的照射，它决定了器 件的光电特性。阳极由 金属丝做成，用于收集 电子。
阳极通常用金属丝弯 曲成矩形或圆形，置 于玻璃管的中央。
光电管示意图
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
工作原理：
当阴极受到适当波长 的光线照射时，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。电子被带正电位的阳 极所吸引，在光电管内就 有了电子流，在外电路中 便产生了电流。
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4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
内光电效应（光电导型）
在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
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（氩或氖） 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 (测试常用) 。
《传感器与检测技术》光电效应和光电器件
在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
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（2）光照特性
光敏电阻的光电流与光强之间的关系
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。
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《中传感。器与检测技术》光电效应和光电器件
2．光敏电阻的基本特性
（1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性
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（1）伏安特性
在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系