光敏功能材料与传感器共60页文档
光敏传感器概要PPT课件
6.1.1 光谱
图 6-2光谱分布图
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6.1.3 光源
• 对光源的要求： 6.1.2 光学传感器的相关计量单位
光源应保证均匀、无遮挡或阴影 光源的照射方式应符合传感器的测量要求 光源的发热量应尽可能小 光源发出的光必须具有合适的光谱范围 光源必须具有足够的照度
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图18
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（4）光照特性
图19表示CdS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下， 光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光 敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。 因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之 处。一般在自动控制系统中用作光电开关。
I/mA
图 6-15光电倍增管阳极灵敏度和放大倍数随工作电压变化曲线
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6.2.1.3 光电倍增管
图 6-16光电倍增管的光电特性
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6.2.1.3 光电倍增管
• 光电倍增管的应用领域 • 光电倍增管和半导体光电器件应用举例
图 6-17 Super-Kamiokanden内部的PMT阵列
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表1
图17
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（3） 温度特性温度变化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都要改变, 尤其是响应于红外区 的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。 图18 为硫化铅光敏电 阻的光谱温度特性曲线, 它的峰值随着温度上升向波长短的 方向移动。因此, 硫化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件下 使用。 对于可见光的光敏电阻, 其温度影响要小一些。
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图16
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第6章光敏传感器
IA/ μA
100
75
2
50
25
1
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Φ/1m
图6-1 光电管的光照特性 25
(3) 光电管的光谱特性
一般光电阴极材料不同的光电管对应不同 的红限频率，因此它们可用于不同的光谱范围。
另外，同一光电管对于不同频率的光的灵 敏度不同。以GD-4型光电管为例，阴极是用锑
紫外光
可见光
红外光
10 nm 380 nm 780 nm
1000,000 nm
性质：光都具有反射、折射、散射、衍
射、干涉和吸收等性质。
4
6.1.2 光源（发光器件） 1. 白炽光源
最为普通的是用钨丝通电加热作为光辐射源。 一般白炽灯的辐射光谱是连续的。
发光范围：320 nm~2500 nm, 所以任何光敏 元件都能和它配合接收到光信号。 特点：寿命短而且发热大、效率低、动态特性 差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高， 是可取之处。
倍增系数M
106 105 104 103
极间电压/V
25 50 75 100 125
最大灵敏度可达
图6-2 光电倍增管的特性
10A/lm不能受强光照射。
曲线
32
（3）暗电流和本底电流
由于环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使 没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这 种电流称为暗电流。 在其受人眼看不到的宇宙射线的照射后，光电倍 增管会有电流信号输出—本底脉冲。
半导体激光器（如砷化镓激光器）
14
6.2 光电效应
两类：外光电效应和内光电效应。 6.2.1 外光电效应 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。
光敏传感器模板
光敏传感器模板光敏传感器是一种常见的传感器，用于感知环境光线的强度，以此控制电子产品的亮度或其他操作。
在本文档中，我们将介绍一个光敏传感器的模板，以帮助读者理解光敏传感器的基本结构和工作原理。
一、硬件材料清单在制作光敏传感器原型时，需要准备以下硬件材料：•热缩管•光敏二极管•220Ω电阻•BP2832A照明调节器•杜邦线•面包板二、接线方式根据硬件材料清单，我们可以将它们按照以下接线方式连接起来：1.将BP2832A照明调节器连接到面包板上。
2.将光敏二极管连接到照明调节器上，正极连接到VIN+，负极连接到GND。
3.将220Ω电阻连接到光敏二极管的正极上，再将电阻的另一端连接到GND上。
4.最后将热缩管进行包裹，以保护电路。
接线完成后，整个光敏传感器原型的电路图如下所示：BP2832A --> VIN+GND --> 220Ω --> 光敏二极管 --> VIN+三、光敏传感器原理光敏传感器利用光敏器件的光电效应，将感光元件上的光能转换成电能，从而将光信号转化为电信号。
当光照射在光敏二极管上时，将产生电流，通过放大电路可以将其转化为电压信号。
根据照明调节器自带的放大倍数，我们可以计算出光敏传感器的输出电压，从而根据输出电压来控制电子产品的亮度或其他操作。
由此可见，光敏传感器在照明领域有着广泛的应用。
四、使用注意事项在使用光敏传感器时，需要注意以下事项：1.光敏二极管可以直接触摸，但是如果连接方式不当，也有可能影响到传感器的灵敏度。
2.在使用过程中，要避免将传感器安装在光线比较黯淡的地方，这将会使得光敏传感器的灵敏度下降。
3.如果光敏传感器输出的电压过低，可以尝试提高照明调节器的放大倍数，或者增加电阻的阻值。
总之，光敏传感器是一种非常实用的传感器，在照明、自动化等领域都有着广泛的应用前景。
通过本文档，相信读者已经掌握了光敏传感器的基本结构、工作原理和使用注意事项，希望能对大家有所帮助。
基于光敏材料的光电传感器技术研究与应用
基于光敏材料的光电传感器技术研究与应用第一章绪论近年来，随着光电技术的不断发展，光电传感器作为一种新型的传感元件已经成为现代工业智能化的重要组成部分。
其中，基于光敏材料的光电传感器技术因其灵敏度高、响应速度快等优点得到广泛应用并且日益受到重视。
光敏材料是指能够将光辐射转换为电子能量的材料。
在光电传感器中，光敏材料是产生和控制光信号的核心材料。
目前，常用的光敏材料主要有硅光电池、非晶硅、CMOS等。
其中，硅光电池由于其输出电流与光照强度呈正比关系，具有输出信号宽泛、可靠性高等优点，成为光电传感器研究的热点之一。
本文将系统阐述基于光敏材料的光电传感器技术的发展现状与前景，及其在实际应用中的体现。
第二章光敏材料光敏材料的种类繁多，常见的有硅、氢化铟镓、碲化镉和硫化铅等。
本章将以硅光电池为例，介绍光敏材料的基本原理及其性质。
1.硅光电池硅光电池是一种基于硅材料的半导体电子元器件，利用光子产生的载流子在半导体材料中产生电流。
硅光电池具有以下特点：（1）国内外较为成熟的光敏材料之一；（2）响应速度快，并适合高速、高灵敏的信号采集系统；（3）输出信号宽带，频率响应范围广，并且具有较强的线性；（4）可靠性高，长使用寿命。
2.氢化铟镓氢化铟镓材料是一类新型光敏材料，由于其具有短的电子传输时间和高的光电转换效率，在高速应用中获得广泛应用。
此外，它还具有以下优点：（1）响应速度极快，具有亚纳秒的响应时间；（2）具有较高的量子效率和线性响应范围；（3）可制成微型器件，并与其他器件配合成系统集成电路（ASIC）。
3.碲化镉碲化镉是一种非常有前途的光敏材料，由于其带隙宽度与其他光导体相比更大，因此在中红外波段中有更好的性能。
此外，它还具有以下优点：（1）响应速度快，具有纳秒级响应时间；（2）输出电流宽带，并且频率响应范围广；（3）较强的高温稳定性。
4.硫化铅硫化铅是一种新型的半导体光敏材料，目前最常用于无线电接收器、放大器和光检测器等光电元件。
光敏传感器
二、光电发射二极管
通常人们把检测装置中发射电子 的极板称为阴极， 的极板称为阴极，吸收电子的极板称 为阳极，且将两者封于同一壳内， 为阳极，且将两者封于同一壳内，连 上电极，就成为光电二极管。 上电极，就成为光电二极管。
光电阴极 光窗
如右图，一般阴极具有一定的几何形状， 如右图，一般阴极具有一定的几何形状， 用以有效地吸收最大光强（ 用以有效地吸收最大光强（如阴极部分为球 面或半圆筒状）。 面或半圆筒状）。
E=hν
h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1） 普朗克常数，6.626× 光的频率（
下面需要介绍一些光学中常用的概念： 下面需要介绍一些光学中常用的概念：
（1）光通量Φ：光源向各个方向射出的光功率，也即单 光通量Φ 光源向各个方向射出的光功率， 位时间射出的光能量； 表示。单位：流明（lumen， 位时间射出的光能量；以Φ表示。单位：流明（lumen， lm） 简：lm） （2）光强I：光源在单位立体角内辐射的光通量，以I表 光强I 光源在单位立体角内辐射的光通量， 示。单位：坎德拉（简：cd） 单位：坎德拉（ cd）
光电发射检测装置
Il/μA
RL hγ V
光强/cd 光强/cd
检流计测光电流I 检流计测光电流IL
给发射材料上放置一个电子接收板连成一个光电发射检 测装置。 测装置。 测定出逸出电子随光的强度和光的频率变化情况。 测定出逸出电子随光的强度和光的频率变化情况。
可以看出： 可以看出：
Il/μA
（1）当hγ>hγ0时，在足够的外加电压作 ） 用下，若入射光的频率一定时， 用下，若入射光的频率一定时，饱和光电 流Il的大小与光强成正比
光的波粒二象性
光能
光敏传感器(光敏传感器) PPT课件
第二节 常用光敏传感器工作原理
二、光敏二极管 4.光敏二极管应用电路分析 有光照时，T1、T2导通， 继电器线圈带电，常闭触 点断开，灯不亮。 光线较暗时，T1、T2截止，
继电器线圈失电，常 闭触点闭合，灯亮。
路灯控制电路
第二节 常用光敏传感器工作原理
三、光敏三极管 1.光敏三极管概述
光敏晶体管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏 晶体管有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用发射结 作为受光结，基极无引出线，因此，光敏晶体实质上是一 种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的三极管。
教学重点：
1、光敏传感器特点与选用； 2、光敏传感器原理及接口电路设计方法。
教学难点：
1、光温敏传感器工作原理； 2、光敏传感器应用电路分析与设计方法；
教学方法：
1、引导文教学法 2、引探教学法 3、头脑风暴法
第三章 光敏传感器及应用技术
问题思考：
1、光敏传感器的作用是什么？ 2、常用的光敏传感器有哪些种？各自的原理是 什么? 3、何为光电效应？可见光的波长范围是多少? 4、光敏电阻的阻值由什么因素决定？ 5、光敏二极管工作在什么状态？ 6、光电池的的原理是什么？ 7、光电开关在日常生活和工业生产中有哪些应 用？ 8、举出20种以上光敏传感器的应用场景。
一、光敏电阻 3.光敏电阻基本特性 伏安特性 光照特性 光谱特性 响应时间和频率特性 温度特性
第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 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
• 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。
第二节 常用光敏传感器工作原理
光敏传感器(DOC)
光敏传感器(DOC)吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第1章绪论1.1设计目的在学习了光敏传感器技术理论课和进行了基础实验后，进行课程设计，目的是进一步提高学生运用所掌握的数字电子电路的分析和设计方法与分析实际电路的基本技能，并了解基本单元电路在实际生活中的应用。
1.2设计的主要内容1.设计制作一个光敏传感器应用电路。
2.光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件。
3.通过电位器调节感光灵敏度。
4.电气设备的选择。
5.当光线低于设定值时，LED灯点亮。
1.3设计要求第1页共13页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第2章光敏传感器设计方案分析2.1传感器的作用现在的信息技术发展革命，用人自身感觉器官既无法得到准确的数据，同时对很多无法用器官感测的事物不得不望而止步，而传感器就是一种代替人的感觉器官来获取信息、数据的媒介。
在工业生产中，对于高精密的产品要接助各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在医学中，借助传感器能够更好分析病因，得到一个好的治疗方案。
在科研究中，传感器更具有突出的地位。
许多领域人的感官还有简易的传感器根本无法得到精确的数据，必须借助高精密的传感器来实现分析测量。
例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到的瞬间反应。
此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。
显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。
一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
光敏传感器的功能作用
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光敏传感器具有感知光线并将其转换成电信号的能力，这使得它在各个领域的应用日益广泛。
然而，其功能远不止于此，它还涉及到信息采集、环境监测、自动控制等多个方面。