第7章 光电器件
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光信号变化转换为电信号变化的目的。
Fra Baidu bibliotek
光电倍增管
K为阴极，D1～D4为二次发射体，称倍增极，A为阳
极，一般阳极和阴极之间的电压为1000～2500V，
两相邻倍增极之间的电压为50～100V。 阳极最后收集到的电子数将达到阴极发射电子数的 105～106倍。
内光电效应
在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电
穴对，它们在PN结处的内电场作用下做定向移动，形成
光电流。
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相似它的发射极一边做得很大，
以扩大光的照射面积，大多数光敏晶体管的基极无引出
线，当光照射在集电结时就会在结附近产生电子—空穴 对，便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，使
RCE急剧减小。
基本特性
光谱特性 光敏管的光谱特性是指在一定的照度时，输
出的光电流与入射光波长的关系。 在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对
红外线探测时，锗管较为适宜。
伏安特性 而增大。 频率特性
当光照时，反向电流随着光照强度的增大 光敏管的频率特性是指光敏管的输出电流
（或相对灵敏度）随频率变化的关系。
被用作光度量测量（照度计）的探头。
硫化铅光敏电阻响应与近红外和中红外区，常用做火
焰探测器的探头。
频率特性 光敏电阻的光电流不能随着光强改变而立刻变化 温度特性 光敏电阻受温度影响较大，温度变化时，影响
光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻
也随之改变 。
光敏二极管和光敏晶体管
光敏二极管装在透明的玻璃外壳中，其PN结装在管的顶 部，可以直接受到光的照射。光敏二极管在电路中一般 是处于反向工作状态，当没有光照射时，反向电阻很大， 反向电流很小。 当光线照射在PN结上，PN结附近产生光生电子和光生空
隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继
电器等场合.
光电开关
光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以
接收, 并进行光电转换, 同时加以某种形式的放大 和控制, 从而获得最终的控制输出“开”、 “关” 信号的器件。
下图为典型的光电开关结构图。图（ a ）是一种透射
式的光电开关, 它的发光元件和接收元件的光轴是重 合的。 当不透明的物体位于或经过它们之间时 , 会
光电耦合器
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 合形式如下图
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 1 μs, 但输出电流小 ,
电动势是不同的 。
频率特性
温度特性
硅光电池有较好的频率响应 。
光电池的温度特性是描述光电池的开路电
压和短路电流随温度变化的情况。
光电耦合器件
光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电 接收元件合并使用 , 以光作为媒介传递信号的光电器 件。光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二 极管 , 光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏 三极管或光可控硅等。根据其结构和用途不同，又可 分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物 体的光电开关。
阻断光路 , 使接收元件接收不到来自发光元件的光 ,
这样起到检测作用。
图（b）是一种反射式的光电开关, 它的发光元件
和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，
交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时, 接 收元件将接收到从物体表面反射的光, 没有物体时 则接收不到。光电开关的特点是小型、高速、非接 触, 而且与TTL、MOS等电路容易结合。 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安 全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中 用作物体检测， 产品计数, 料位检测，尺寸控制， 安全报警及计算机输入接口等用途。
光电器件
外光电效应
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向 外发射的现象。 光电管 外光电器件类型 光电倍增管 光电管 惰性气体
光电管分真空光电管和充气光电管
光电管阳极用细长的金属丝弯成圆形或矩形。 当阴极受到光线照射时，电子从阴极逸出，在电 场作用下被阳极收集，形成光电流I，该电流及负
载电阻RL上的电压将随光照的强弱而改变，达到把
光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强
度之间的关系
光谱特性
即光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的
关系，光敏电阻对入射光的光谱特性具有选择作用，即 光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。 对应于不同波长，光敏电 阻的灵敏度是不同的，而
且不同材料的光敏电阻光
谱响应曲线也不同。 硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常
温度特性
光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光
电流与温度的关系。
光电池
光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上
是一个大面积的PN结，当光照射在PN结的一个面，在结 电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。
基本特性
光谱特性 光照特性 光电池对不同波长的光灵敏度是不同的。 光电池在不同光照度下，其光电流和光生
动势的效应。分为光电导效应和光生伏特效应。
光敏电阻
半导体材料制成一个电阻器件，使用时即可加直流电压，
又可加交流电压。无光照时，光敏电阻阻值（暗电阻） 很大，受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻） 急剧减小， 在玻璃底板上均匀的涂上一层薄薄的半导体物质，称为 光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出 线端相连接，光敏电阻就是通过引出线端接入电路。
光敏电阻的主要参数
暗电阻： 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，
此时流过的电流称为暗电流。 亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电
阻。此时流过的电流称为亮电流。 光电流 亮电流与暗电流之间的差值称为光电流。
光敏电阻的基本特性
伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光
敏电阻两端的电压的关系
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。
光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器 , 它具有 抗干扰性能和单向信号传输功能 , 广泛应用在电路
Fra Baidu bibliotek
光电倍增管
K为阴极，D1～D4为二次发射体，称倍增极，A为阳
极，一般阳极和阴极之间的电压为1000～2500V，
两相邻倍增极之间的电压为50～100V。 阳极最后收集到的电子数将达到阴极发射电子数的 105～106倍。
内光电效应
在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电
穴对，它们在PN结处的内电场作用下做定向移动，形成
光电流。
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相似它的发射极一边做得很大，
以扩大光的照射面积，大多数光敏晶体管的基极无引出
线，当光照射在集电结时就会在结附近产生电子—空穴 对，便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，使
RCE急剧减小。
基本特性
光谱特性 光敏管的光谱特性是指在一定的照度时，输
出的光电流与入射光波长的关系。 在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对
红外线探测时，锗管较为适宜。
伏安特性 而增大。 频率特性
当光照时，反向电流随着光照强度的增大 光敏管的频率特性是指光敏管的输出电流
（或相对灵敏度）随频率变化的关系。
被用作光度量测量（照度计）的探头。
硫化铅光敏电阻响应与近红外和中红外区，常用做火
焰探测器的探头。
频率特性 光敏电阻的光电流不能随着光强改变而立刻变化 温度特性 光敏电阻受温度影响较大，温度变化时，影响
光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻
也随之改变 。
光敏二极管和光敏晶体管
光敏二极管装在透明的玻璃外壳中，其PN结装在管的顶 部，可以直接受到光的照射。光敏二极管在电路中一般 是处于反向工作状态，当没有光照射时，反向电阻很大， 反向电流很小。 当光线照射在PN结上，PN结附近产生光生电子和光生空
隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继
电器等场合.
光电开关
光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以
接收, 并进行光电转换, 同时加以某种形式的放大 和控制, 从而获得最终的控制输出“开”、 “关” 信号的器件。
下图为典型的光电开关结构图。图（ a ）是一种透射
式的光电开关, 它的发光元件和接收元件的光轴是重 合的。 当不透明的物体位于或经过它们之间时 , 会
光电耦合器
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 合形式如下图
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 1 μs, 但输出电流小 ,
电动势是不同的 。
频率特性
温度特性
硅光电池有较好的频率响应 。
光电池的温度特性是描述光电池的开路电
压和短路电流随温度变化的情况。
光电耦合器件
光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电 接收元件合并使用 , 以光作为媒介传递信号的光电器 件。光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二 极管 , 光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏 三极管或光可控硅等。根据其结构和用途不同，又可 分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物 体的光电开关。
阻断光路 , 使接收元件接收不到来自发光元件的光 ,
这样起到检测作用。
图（b）是一种反射式的光电开关, 它的发光元件
和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，
交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时, 接 收元件将接收到从物体表面反射的光, 没有物体时 则接收不到。光电开关的特点是小型、高速、非接 触, 而且与TTL、MOS等电路容易结合。 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安 全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中 用作物体检测， 产品计数, 料位检测，尺寸控制， 安全报警及计算机输入接口等用途。
光电器件
外光电效应
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向 外发射的现象。 光电管 外光电器件类型 光电倍增管 光电管 惰性气体
光电管分真空光电管和充气光电管
光电管阳极用细长的金属丝弯成圆形或矩形。 当阴极受到光线照射时，电子从阴极逸出，在电 场作用下被阳极收集，形成光电流I，该电流及负
载电阻RL上的电压将随光照的强弱而改变，达到把
光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强
度之间的关系
光谱特性
即光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的
关系，光敏电阻对入射光的光谱特性具有选择作用，即 光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。 对应于不同波长，光敏电 阻的灵敏度是不同的，而
且不同材料的光敏电阻光
谱响应曲线也不同。 硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常
温度特性
光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光
电流与温度的关系。
光电池
光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上
是一个大面积的PN结，当光照射在PN结的一个面，在结 电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。
基本特性
光谱特性 光照特性 光电池对不同波长的光灵敏度是不同的。 光电池在不同光照度下，其光电流和光生
动势的效应。分为光电导效应和光生伏特效应。
光敏电阻
半导体材料制成一个电阻器件，使用时即可加直流电压，
又可加交流电压。无光照时，光敏电阻阻值（暗电阻） 很大，受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻） 急剧减小， 在玻璃底板上均匀的涂上一层薄薄的半导体物质，称为 光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出 线端相连接，光敏电阻就是通过引出线端接入电路。
光敏电阻的主要参数
暗电阻： 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，
此时流过的电流称为暗电流。 亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电
阻。此时流过的电流称为亮电流。 光电流 亮电流与暗电流之间的差值称为光电流。
光敏电阻的基本特性
伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光
敏电阻两端的电压的关系
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。
光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器 , 它具有 抗干扰性能和单向信号传输功能 , 广泛应用在电路