《光电传感器的介绍》PPT课件
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光电传感器概述重点课件
Hale Waihona Puke 度稳定性温度稳定性是指光电传感器在 温度变化下保持其性能不变的 能力。
由于光电传感器通常由半导体 材料制成，因此温度变化可能 会影响其性能，如灵敏度、响 应速度等。
提高温度稳定性的方法包括采 用温度补偿技术、选择适合特 定温度范围的材料和结构等。
可靠性
可靠性是衡量光电传感器在长时 间使用下保持其性能的能力的指
要点二
详细描述
光纤传感器利用光纤中光的传输特性，如相位、偏振态、 强度等，来检测温度、压力、位移等物理量。光纤传感器 在石油化工、航空航天、能源等领域有广泛应用，用于监 测管道压力、油罐液位、矿井安全等。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外辐射进行检测的传感器，具 有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强等优点。
详细描述
光电开关通过发射器和接收器之间的光线传 输来进行检测，当光线被阻挡或反射时，接 收器会输出相应的电信号，从而实现开关控 制。在自动化生产线、安全防护等领域，光 电开关被广泛应用于检测物体是否存在、运 动速度和方向等参数。
光电编码器
总结词
光电编码器是一种通过光电转换原理实现角度或位置测量的传感器，具有高精度、 高分辨率、可靠性高等优点。
标。
高可靠性的光电传感器能够在长 时间使用下保持稳定的性能，适 用于需要长期稳定运行的应用场 景，如工业控制、航天探测等。
提高可靠性的方法包括优化传感 器设计、采用高质量的材料和制 造工艺、进行充分的测试和验证
等。
04 光电传感器的应用实例
光电开关
总结词
光电开关是一种利用光电效应进行检测的开 关器件，具有非接触、响应速度快、可靠性 高等优点。
光电耦合器
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电传感器PPT
详细描述
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
常用光电传感器介绍课件
PART 03
常用光电传感器介绍
光电倍增管
总结词
光电倍增管是一种高灵敏度的光电转换 器件，能够将微弱的光信号转换为电信 号，常用于夜视、光谱分析等领域。
VS
详细描述
光电倍增管由光电阴极、倍增极和阳极组 成，能够将入射光子转化为电子，并通过 多级倍增极放大电子数量，最终输出电信 号。由于其高灵敏度和低噪声等特点，光 电倍增管在许多高精度和高灵敏度的光电 器件中得到广泛应用。
详细描述
小型化光电传感器具有体积小、重量轻、易于携带等优 点，适用于空间受限的应用场景，如消费电子产品、无 人机等。集成化光电传感器则将光电转换器件与信号处 理电路集成在一起，实现更高效的光电转换和信号处理 功能，有助于提高系统性能和降低成本。
多功能化、智能化
总结词
光电传感器正朝着多功能化和智能化的方向发展，能 够实现多种光信号的检测和处理，并具备自适应、自 校准等智能功能。
硅光电池
总结词
硅光电池是一种将光能转换为电能的传感器， 具有高效率、低成本、稳定性好等优点，广 泛应用于太阳能光伏发电和各种光检测器中。
详细描述
硅光电池利用硅半导体材料的光电效应，当 入射光照射到硅光电池上时，光子被吸收并 释放出电子-空穴对，形成光生电流。由于 硅光电池的转换效率高、性能稳定可靠，因 此被广泛应用于太阳能光伏发电和各种光检 测器中。
对被测物体有要求
光电传感器的测量效果受到被测物体表面性质的影响，对于某 些特殊表面（如镜面、半透明等）的物体，测量效果可能不佳。
PART 05
光电传感器的发展趋势
高精度、高灵敏度
要点一
总结词
随着科技的不断进步，光电传感器在精度和灵敏度方面取 得了显著提升，能够更准确地检测和响应各种光信号变化。
光电式传感器PPT课件
第8章 光电式传感器
图 8-2 光敏电阻结构 (a) 光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图
第8章 光电式传感器
2.光敏电阻的主要参数
(1) 暗电阻与暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值 称为暗电阻，此时流过的电流成为暗电流。
(2) 亮电阻与亮电流 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。
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现 象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电效 应的光电器件有光电管、 光电倍增管等。
光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光子轰击物 体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功A0时，电子就 会逸出物体表面，产生光电子发射， 超过部分的能量表现为逸 出电子的动能。
8.1.2
1. 结构原理
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8-8）。 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图8-9），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，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。
第8章 光电式传感器
光敏晶体管的光电灵敏度虽然比光敏二极管高得多，但在 需要高增益或大电流输出的场合，需采用达林顿光敏管。图8-11 是达林顿光敏管的等效电路，它是一个光敏晶体管和一个晶体 管以共集电极连接方式构成的集成器件。由于增加了一级电流 放大，所以输出电流能力大大加强，甚至可以不必经过进一步 放大，便可直接驱动灵敏继电器。但由于无光照时的暗电流也 增大，因此适合于开关状态或位式信号的光电变换。
光电传感器第1节课件
当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的电导 称为光电导。
电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。这个特性称为 光敏电阻的光电特性。 光电传感器第1节课件
在1.5.1节讨论光电导效应时我们看到，光敏电阻在弱辐射和 强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性与非线性），式（184）与（1-87）分别给出了它在弱辐射和强辐射作用下的光电导 与辐射通量的关系。
PCI-L-2 PCI-L-3 PCI-4 PCI-5 PCI-6
PCI2TE-4 PCI2TE-6 PCI2TE-12
0.5~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12
2~12
2~12
峰值响 应
（μm） 10.6 10.6 10.6 10.6 10.6 10.6
0
0
0
0
t=0 t≥0 t=0
光电传感器第1节课件
t≥0
（3-8） （3-9）
• 光敏电阻电导率的变化规律为
0t
a n ht
其光电流的变化规律为
I
I0t
a
n
ht
停止辐射时光电导率和光电流的变化规律可表示为011来自/II01
1t /
光电传感器第1节课件
（3-10） （3-11）
3.2.5 噪声特性
在恒定电压的作用下，流过光敏电阻的光电流Ip为
Ip gpUUgSE (3-1)
式中Sg为光电导灵敏度，E为光 敏电阻的照度。显然，当照度很 低时，曲线近似为线性，Sg由式 （1-85）描述；随照度的增高， 线性关系变坏，当照度变得很高 时，
曲线近似为抛物线形，Sg由光电式传感（器1第-18节7课）件 描述。
电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。这个特性称为 光敏电阻的光电特性。 光电传感器第1节课件
在1.5.1节讨论光电导效应时我们看到，光敏电阻在弱辐射和 强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性与非线性），式（184）与（1-87）分别给出了它在弱辐射和强辐射作用下的光电导 与辐射通量的关系。
PCI-L-2 PCI-L-3 PCI-4 PCI-5 PCI-6
PCI2TE-4 PCI2TE-6 PCI2TE-12
0.5~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12 2~12
2~12
2~12
峰值响 应
（μm） 10.6 10.6 10.6 10.6 10.6 10.6
0
0
0
0
t=0 t≥0 t=0
光电传感器第1节课件
t≥0
（3-8） （3-9）
• 光敏电阻电导率的变化规律为
0t
a n ht
其光电流的变化规律为
I
I0t
a
n
ht
停止辐射时光电导率和光电流的变化规律可表示为011来自/II01
1t /
光电传感器第1节课件
（3-10） （3-11）
3.2.5 噪声特性
在恒定电压的作用下，流过光敏电阻的光电流Ip为
Ip gpUUgSE (3-1)
式中Sg为光电导灵敏度，E为光 敏电阻的照度。显然，当照度很 低时，曲线近似为线性，Sg由式 （1-85）描述；随照度的增高， 线性关系变坏，当照度变得很高 时，
曲线近似为抛物线形，Sg由光电式传感（器1第-18节7课）件 描述。
光电传感器学习培训课件PPT资料
适度。
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
第9章 光电传感器ppt课件
பைடு நூலகம்
30
光照特性
光电池在不同光照度下， 其光电流和光生 电动势是不同的，它们之间的关系就是光照 特性
光 生 电 流 / mA 光 生 电 压 /V
0.3
0.6
0.2
开 路电 压
0.4
0.1
短 路电 流
0.2
0
0
2 000
4 000
照 度 / lx
硅光电池的光照特性
完整版PPT课件
31
相 对 光 ( %电) /流
完整版PPT课件
26
光敏电阻的应用－火灾探测
完整版PPT课件
27
光电池结构、符号
硼扩散层
P型电极 （SiO2膜）
接线点 ＋
PN结
N型硅片
电极 － （a) 硅光电池结构
N型氧化镉层 接线点 －
PN结 硒（P型）
铝基板 电极 ＋
（b) 硒光电池结构
＋ P
电子 空穴 －
N 光生电流
U RL
光电池输出电流
1 00
1 .8 0 20 40 60 80 100
温度 /℃
硅光电池的温度特性
完整版PPT课件
33
（3）光敏二极管和光敏三极管
光
P
+ N
PN结
电场
势垒区
（a)结构原理
（b）符号
P
N
RL
E
（c)基本电路
完整版PPT课件
34
光敏二极管工作原理
光敏二极管的结构与一般二极管相似、 光敏二极管在 电路中一般是处于反向工作状态。
频率特性
100 硅 光电 池
80 60
硒 光电 池 40
30
光照特性
光电池在不同光照度下， 其光电流和光生 电动势是不同的，它们之间的关系就是光照 特性
光 生 电 流 / mA 光 生 电 压 /V
0.3
0.6
0.2
开 路电 压
0.4
0.1
短 路电 流
0.2
0
0
2 000
4 000
照 度 / lx
硅光电池的光照特性
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31
相 对 光 ( %电) /流
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26
光敏电阻的应用－火灾探测
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27
光电池结构、符号
硼扩散层
P型电极 （SiO2膜）
接线点 ＋
PN结
N型硅片
电极 － （a) 硅光电池结构
N型氧化镉层 接线点 －
PN结 硒（P型）
铝基板 电极 ＋
（b) 硒光电池结构
＋ P
电子 空穴 －
N 光生电流
U RL
光电池输出电流
1 00
1 .8 0 20 40 60 80 100
温度 /℃
硅光电池的温度特性
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33
（3）光敏二极管和光敏三极管
光
P
+ N
PN结
电场
势垒区
（a)结构原理
（b）符号
P
N
RL
E
（c)基本电路
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34
光敏二极管工作原理
光敏二极管的结构与一般二极管相似、 光敏二极管在 电路中一般是处于反向工作状态。
频率特性
100 硅 光电 池
80 60
硒 光电 池 40
光电传感器教学PPT课件
图3-52 辨向环节的逻辑电路图 12
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （2） 码盘式角度-数字编码器
图3-53 编码盘结构 13
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （3）光电式角度—数字编码器。结构如图3-54所示。
14
图3-54
光电传感器
四、应用实例
1.冷轧钢带跑偏监测 图3-55为一种利用光电传感器进行边缘位置检测的装置。用于带钢冷轧 过程中控制带钢的移动位置纠偏。
光电传感器
一、光电测量原理
1.外光电效应 在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。 2.内光电效应 在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应。 3.光生伏打效应 在光线照射下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打 效应。基于光生伏打效应的器件有光电池、可见光电池等。
图3-47 5
光电传感器
二、光电元件
3.光敏电阻 光敏电阻的特点是灵敏度高、光谱响应范围宽。可从紫外一直到红外， 且体积小，性能稳定、广泛应用于测试技术。 4.光敏晶体管 光敏晶体管分光敏二极管和光敏晶体管。
6
光电传感器
二、光电元件
光敏二极管，其结构原理如图3-48。
图3-48 7
光电传感器
二、光电元件
9
光电传感器
三、光电传感器的应用
1.模拟亮光电传感器
10
图3-50
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 按工作原理分，可分为脉冲盘式和码盘式两种。 （1） 脉冲盘式角度—数字编码器 脉冲盘式角度-数字编码器的结构如图3-51所示。
图3-51 11
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （2） 码盘式角度-数字编码器
图3-53 编码盘结构 13
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 （3）光电式角度—数字编码器。结构如图3-54所示。
14
图3-54
光电传感器
四、应用实例
1.冷轧钢带跑偏监测 图3-55为一种利用光电传感器进行边缘位置检测的装置。用于带钢冷轧 过程中控制带钢的移动位置纠偏。
光电传感器
一、光电测量原理
1.外光电效应 在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。 2.内光电效应 在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应。 3.光生伏打效应 在光线照射下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打 效应。基于光生伏打效应的器件有光电池、可见光电池等。
图3-47 5
光电传感器
二、光电元件
3.光敏电阻 光敏电阻的特点是灵敏度高、光谱响应范围宽。可从紫外一直到红外， 且体积小，性能稳定、广泛应用于测试技术。 4.光敏晶体管 光敏晶体管分光敏二极管和光敏晶体管。
6
光电传感器
二、光电元件
光敏二极管，其结构原理如图3-48。
图3-48 7
光电传感器
二、光电元件
9
光电传感器
三、光电传感器的应用
1.模拟亮光电传感器
10
图3-50
光电传感器
三、光电传感器的应用
2.开关亮光电传感器 按工作原理分，可分为脉冲盘式和码盘式两种。 （1） 脉冲盘式角度—数字编码器 脉冲盘式角度-数字编码器的结构如图3-51所示。
图3-51 11
光电传感器详细ppt课件
二、光电倍增管及其基本特性
1. 结构和工作原理
➢ 光照很弱时，光电管产生 的电流很小，为提高灵敏度 常常使用光电倍增管。如核 仪器中闪烁探测器都使用的 是光电倍增管做光电转换元 件。 ➢ 光电倍增管是利用二次电 子释放效应，高速电子撞击 固体表面，发出二次电子， 将光电流在管内进行放大。
效应和光生伏特效应两类。 （1） 光电导效应
在光线作用，电子吸收 光子能量从键合状态过 渡到自由状态，而引起 材料电导率的变化，这 种现象被称为光电导效 应。基于这种效应的光 电器件有光敏电阻。
hhc1.24Eg
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
（2） 光电管的光照特性
通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一
定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特
性。其特性曲线如图所示。曲线1表示氧铯阴极光电
1、外光电效应
在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外 发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光 电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍 增管等。
光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：
E=hν
h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1）
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
ν的单位为Hz，λ的单位为cm。
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1. 结构和工作原理
➢ 光照很弱时，光电管产生 的电流很小，为提高灵敏度 常常使用光电倍增管。如核 仪器中闪烁探测器都使用的 是光电倍增管做光电转换元 件。 ➢ 光电倍增管是利用二次电 子释放效应，高速电子撞击 固体表面，发出二次电子， 将光电流在管内进行放大。
效应和光生伏特效应两类。 （1） 光电导效应
在光线作用，电子吸收 光子能量从键合状态过 渡到自由状态，而引起 材料电导率的变化，这 种现象被称为光电导效 应。基于这种效应的光 电器件有光敏电阻。
hhc1.24Eg
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
（2） 光电管的光照特性
通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一
定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特
性。其特性曲线如图所示。曲线1表示氧铯阴极光电
1、外光电效应
在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外 发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光 电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍 增管等。
光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：
E=hν
h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1）
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
ν的单位为Hz，λ的单位为cm。
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
《光电传感技术》课件
2 应用情况
光电传感技术得到了广泛 应用，并且应用领域不断 扩展与深入。
3 展望和期望
随着技术的进一步发展， 我们期待光电传感技术能 够更好地服务于人类和社 会。
2 应用领域
工业自动化、智能交通、医疗卫生、军事安全、环境监测、新能源等领域都有光电传感 技术的应用。
光电传感器分类与特点
分类
• 光电开关 • 光电编码器 • 光纤传感器 • 光电传感器组合
特点
• 高精度、高灵敏度 • 反应速度快 • 非接触式检测 • 可适应不同光谱范围
应用
• 位置、速度、加速度等 物理参量的检测
光电传感器的工作原理
光电传感器是一种将光信号转换成电信号 的器件，包括光源与接收器，通过量子效 应实现对待检物体位置、形态、表面特征、 颜色等特征的感应和检测。
光电传感技术的应用案例
制造业
医疗健康
自动化流水线生产、机器人操作、 工业检测等。
光疗、医学成像、血糖检测等。
智能家居
照明控制、安防检测、人脸识别 等。
《光电传感技术》PPT课 件
光电传感技术是一种利用光电器件将光、电能相互转换并实现信号变换的技 术。本课程将为您全面介绍光电传感技术的应用和原理。
什么是光电传感技术？
1 定义
光电传感技术是利用光电器件实现物理量（如位置、角度、压力等）的非接触式、自动 化感应与检测，以及相应信息的采集、处理和输出的技术。
未来展望
未来发展趋势
小型化、高精度化、多功能化、多模式化、网 络化和智能化的方向发展。
未来的应用前景
在5G、物联网等新兴技术的推进下，光电传感 技术将在工业、智能交通、医疗卫生、智能家 居领域发挥更加重要的作用。
光电传感器PPT课件
材料的光导性能决定于禁带宽度，对于一种光电导材
料，总存在一个照射光波长限λ0，只有波长小于λ0的光照 射在光电导体上，才能产生电子能级间的跃进，从而使光
电导体的电导率增加。
（2）光生伏特效应
某些半导体或电介质材料，在光线作用下，能够使物体产 生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。当光线照 射于半导体PN结时，在PN结两端就会产生一定的电位差， 并将在外回路中产生电流。基于这种效应的光电器件有光 电池和光敏二极管、光敏三极管。
外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射 到金属释放电子所需时间不超过10-9s。
根据能量守恒定理，可以得到爱因斯坦光电效应方程：
h
1 2
mv02
A0
式中m—电子质量；v0—电子逸出速度。
光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物 体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不同的逸出功， 即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红线频率或 波长限。光束频率低于红线频率时，光子能量不足以使物 体内的电子逸出，因而小于红线频率的入射光，光强再大 也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红线频率， 即使光线微弱，也会有光电子射出。
光电器件的基本特性参数
（1）响应度k 光电器件输出电压VO与入射光功率PI之比称为响应度
k，即： k= VO/ PI = VO /(H·Ad)
式中， VO是器件的输出电压， PI为入射光敏面的辐射功 率，Ad是器件受光面积，H为光敏面的辐射照度。k的单 位是(V/W)。
响应度k是表征光电器件输出信号能力的特征量。
光电倍增管：
二，光电倍增管(photomultiplier ,PMT)
当入射光很微弱时，普通光电管的产生的光电流很小， 不容易探测，这时常用光电倍增管对电流进行放大。
光电传感器PPT
等领域的发展提供有力支持。
05 光电传感器的未来展望
拓展光电传感器的应用领域
医疗领域
光电传感器在医疗领域的应用将 进一步拓展，如用于监测生命体 征、诊断疾病的光电传感器。
环保领域
随着环保意识的提高，光电传感 器在环境监测、污染治理等方面 的应用将得到加强。
智能家居领域
光电传感器在智能家居领域的应 用将更加广泛，如智能照明、智 能安防等。
详细描述
目前，科研人员正致力于研究新型光电传感器材料，如石墨烯、过渡金属硫化物等，这些材料具有优异的光电性 能和化学稳定性，有望在光电传感器领域发挥重要作用。
实现光电传感器的智能化和网络化
总结词
随着物联网和人工智能技术的快速发展，实现光电传感器的智能化和网络化已成为必然 趋势。
详细描述
通过集成微处理器、通信模块和人工智能算法，光电传感器可以实现自适应调整、远程 控制和实时数据分析等功能，从而更好地适应复杂多变的应用环境。同时，通过将光电 传感器接入物联网，可以实现大规模的远程监控和数据共享，为工业自动化、智慧城市
激光雷达
利用光电传感器中的激光雷达技术， 可以测量物体的距离和速度，广泛应 用于自动驾驶和机器人领域。
光电传感器在环保领域的应用
水质监测
光电传感器可以检测水中的溶解氧、浊度、 PH值等参数，对水质进行实时监测。
紫外线检测
光电传感器中的紫外线传感器能够检测紫 外线的强度，常用于防晒霜效果评估和环
境监测等领域。
提高光电传感器的可靠性和稳定性
材料改进
通过改进光电传感器的材料，提高其耐久性和稳定性， 降低故障率。
工艺优化
优化光电传感器的制造工艺，提高其生产效率和产品 质量。
可靠性测试
05 光电传感器的未来展望
拓展光电传感器的应用领域
医疗领域
光电传感器在医疗领域的应用将 进一步拓展，如用于监测生命体 征、诊断疾病的光电传感器。
环保领域
随着环保意识的提高，光电传感 器在环境监测、污染治理等方面 的应用将得到加强。
智能家居领域
光电传感器在智能家居领域的应 用将更加广泛，如智能照明、智 能安防等。
详细描述
目前，科研人员正致力于研究新型光电传感器材料，如石墨烯、过渡金属硫化物等，这些材料具有优异的光电性 能和化学稳定性，有望在光电传感器领域发挥重要作用。
实现光电传感器的智能化和网络化
总结词
随着物联网和人工智能技术的快速发展，实现光电传感器的智能化和网络化已成为必然 趋势。
详细描述
通过集成微处理器、通信模块和人工智能算法，光电传感器可以实现自适应调整、远程 控制和实时数据分析等功能，从而更好地适应复杂多变的应用环境。同时，通过将光电 传感器接入物联网，可以实现大规模的远程监控和数据共享，为工业自动化、智慧城市
激光雷达
利用光电传感器中的激光雷达技术， 可以测量物体的距离和速度，广泛应 用于自动驾驶和机器人领域。
光电传感器在环保领域的应用
水质监测
光电传感器可以检测水中的溶解氧、浊度、 PH值等参数，对水质进行实时监测。
紫外线检测
光电传感器中的紫外线传感器能够检测紫 外线的强度，常用于防晒霜效果评估和环
境监测等领域。
提高光电传感器的可靠性和稳定性
材料改进
通过改进光电传感器的材料，提高其耐久性和稳定性， 降低故障率。
工艺优化
优化光电传感器的制造工艺，提高其生产效率和产品 质量。
可靠性测试
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b、短路电流：有光照，外电路短路，在p-n结两端 不能形成光生电压，但流过外电路的电流最大，为光 电池的短路电流 I0。
编辑ppt
11
§7.3 光生伏特
光电流 Il 的主要来源或组成
光电流 Il 由两个组成部分，即：Ige 和 Igh Ige：由 p 区产生能扩散到势垒区的电子部分 Igh：由 n 区产生能扩散到势垒区的空穴部分
§7.2 光电导
光敏电阻光电导应用一例
➢ 光敏电阻是一种用光电导材料制成的没有极性的光电 元件 ，也称为光导管，它基于半导体光电导效应工作
➢ 光敏电阻没有极性，工作时可加直流偏压或交流电压
➢ 当无光照时，光敏电阻的阻值(暗电阻)很大，电路中电 流很小；当它受到一定波长范围的光照射时，其阻值 (亮电阻)急剧减小，电路中电流迅速增加
流过负载，光敏二极管的光电流 I 与照度之间呈线性
关系。
编辑ppt
9
§7.3 光生伏特
（a）开始光照
（b）平衡态
半导体二极管 p-n 结的光生伏特原理图
编辑ppt
10
§7.3 光生伏特 光电池的两个重要概念：开路电压和短路电流
a、开路电压：有光照，但外电路断开，在 p-n 结两 端形成的电势差 V0，即光电池的开路电压（V0）。
If Is[ee xV /p kB T () 1 ]
其中 Is为 p-n 结的反向饱和电流
VkBTlnI[l I 1]
e
Is
开路时 p-n 结开路电压 V0 和短路时 p-n 结短路电流 I0
V0kB eTlnII(sl 1),(I0)
I0Il,(V0)短路电流 I0 即为光电流
显然， p-n 结的开路电压和短路电流与 p-n 本身特征参数和
太阳能电池的电池效率参数 负载中消耗的功率
I Il If
编辑ppt
光电池在工作时共有三股
电流：光生电流 Il，在光 生电压 V 作用下 p-n 结的
正向电流 If，流经外电路 的电流 I。Il 和 If 都流经 pn 结，但方向相反。
13
§7.3 光生伏特 p-n 结的开路电压和短路电流
p-n 结在有 V 正向电压偏置时的正向电流 If 取下面的形式
➢ p-n 结中存在内建电场，结两边的光生少数载流子受 该内建场的作用，各自向相反的方向运动。
➢ p 区的电子穿过 p-n 结进入 n 区，而 n 区的空穴进入 p 区，从而在 p 型和 n 型区有电荷积累；使得 p 端的 电势升高，n 端的电势降低，从而在 p-n 结两端形成 一光生电动势。
➢ 如果 p-n 结两端接上负载，在适当的光照下将有电流
➢ 根据电流值的变化可推算出照射光强的大小
编辑ppt
1
§7.2 光电导
光敏电阻结构
编辑ppt
2
§7.2 光电导
光敏电阻的几个特性
a、暗电阻、亮电阻：光敏电阻未受光照时的阻值称为暗电阻， 受强光照射时的阻值称为亮电阻。暗电阻越大而亮电阻越小， 灵敏度越高。
b、伏安特性
c、光谱特性
d、响应时间和（调制）频率特性
Il Ig eIgh e(L A n L p)G
G：单位体积内产生载流子的产生率 A：p-n 结的结面积， Ln、Lp：电子和空穴载流子的扩散长度， e：电子的电荷。
Il 与 p-n 结的特征参数和光照等密切相关。
结面积A越大，则 Il 越大。
编辑ppt
12
§7.3 光生伏特
有负载时的光生伏特等效电路
h Eg
照射在 p-n 结上，由于本征吸收，在结区产生电子－空 穴对。在光激发下，多数载流子的浓度一般改变很小， 而少数载流子的浓度变化很大。这里主要讨论光生少数 载流子的运动。
编辑ppt
8
§7.3 光生伏特 光生伏特效应
➢ 当光子能量大于 p-n 结禁带宽度后，光照射在 p-n 结 上，产生本征吸收，在结区产生电子－空穴对。
图20
编辑ppt
5
§7.2 光电导
光敏电阻的频率特性
光电器件的响应时间反映 它的动态特性。响应时间 越短，表示动态特性越好。
对于采用调制光的光电器 件，调制频率的上限受相 应时间的限制。光敏电阻 的响应时间一般为10-1～ 10-3s，光敏二极管的响应 时间约2×10-5s
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6
§7.2 光电导
e、温度特性
编辑ppt
3
§7.2 光电导
光敏电阻的伏安特性
在一定光照下，所加的 电压越高，电流越大； 在一定的电压作用下， 入射光的照度越强，电 流越大，但并不一定是 线性关系
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4
§7.2 光电导 光敏电阻的光谱特性
对于不同波长的光，光敏 电阻的灵敏度是不同的。
在选用光电器件时必须充 分考虑到这种特性
➢ V0 并不是随着光照强度无限地增大。当光生电压 V0 增大到 p-n 结势垒消失时，即得到最大的光生电压Vmax，它与材料的 掺杂程度有关。实际情况下，Vmax 与禁带宽度 Eg 相当。
编辑ppt
16
§7.3 光生伏特
如何提高负载所能获得尽可能高的电压或大的电流
要使负载获得尽可能高的电压和大的电流，一方面显然是 将多个光电二极管串并联使用；另一方面就是提高太阳能 光电池的光电转化效率。
光敏电阻的温度特性
随着温度的升高，光敏电 阻的暗电阻和灵敏度都要 下降，温度的变化也会影 响光谱特性曲线。
硫化铅光敏电阻等光电器 件随着温度的升高光谱响 应的峰值将向短波方向移 动，所以红外探测器往往 采取制冷措施
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7
§7.3 光生伏特
对于半导体 p-n 结而言，光照后产生电压差的现象，将太阳 能转变为电能，即太阳能电池工作原理
光照的关系
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14
§7.3 光生伏特
（a）GaAs 光电二极管 I－V关系；（b）光电二极管的 Il 和 V0与光强的关系
一般 Il 与光强成正比，开路电压 V0与光强成对数关系
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15
§7.3 光生伏特
必须指出两点：
➢ 只有在有负载时才有 If，否则此时的电路相当于开路，尽 管由于光照产生了光生电动势，但没有载流子流动。
➢ 光照在 p-n 结两端产生光生电动势， 相当于在 p-n 结两端加正向电压 V （注意在开路时与开路电压 V0 相 等）。在有负载而形成回路后，p-n 结中有正向电流 If 流过。
➢ 有负载时，由于光电压输出电压为
有负载 R 时半导体光电 二极管 D 的等效电路图
V，这样流过负载的电流 I 则是光电 流 Il 减去 p-n 结中的正向电流 If 。
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§7.3 光生伏特
光电流 Il 的主要来源或组成
光电流 Il 由两个组成部分，即：Ige 和 Igh Ige：由 p 区产生能扩散到势垒区的电子部分 Igh：由 n 区产生能扩散到势垒区的空穴部分
§7.2 光电导
光敏电阻光电导应用一例
➢ 光敏电阻是一种用光电导材料制成的没有极性的光电 元件 ，也称为光导管，它基于半导体光电导效应工作
➢ 光敏电阻没有极性，工作时可加直流偏压或交流电压
➢ 当无光照时，光敏电阻的阻值(暗电阻)很大，电路中电 流很小；当它受到一定波长范围的光照射时，其阻值 (亮电阻)急剧减小，电路中电流迅速增加
流过负载，光敏二极管的光电流 I 与照度之间呈线性
关系。
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§7.3 光生伏特
（a）开始光照
（b）平衡态
半导体二极管 p-n 结的光生伏特原理图
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§7.3 光生伏特 光电池的两个重要概念：开路电压和短路电流
a、开路电压：有光照，但外电路断开，在 p-n 结两 端形成的电势差 V0，即光电池的开路电压（V0）。
If Is[ee xV /p kB T () 1 ]
其中 Is为 p-n 结的反向饱和电流
VkBTlnI[l I 1]
e
Is
开路时 p-n 结开路电压 V0 和短路时 p-n 结短路电流 I0
V0kB eTlnII(sl 1),(I0)
I0Il,(V0)短路电流 I0 即为光电流
显然， p-n 结的开路电压和短路电流与 p-n 本身特征参数和
太阳能电池的电池效率参数 负载中消耗的功率
I Il If
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光电池在工作时共有三股
电流：光生电流 Il，在光 生电压 V 作用下 p-n 结的
正向电流 If，流经外电路 的电流 I。Il 和 If 都流经 pn 结，但方向相反。
13
§7.3 光生伏特 p-n 结的开路电压和短路电流
p-n 结在有 V 正向电压偏置时的正向电流 If 取下面的形式
➢ p-n 结中存在内建电场，结两边的光生少数载流子受 该内建场的作用，各自向相反的方向运动。
➢ p 区的电子穿过 p-n 结进入 n 区，而 n 区的空穴进入 p 区，从而在 p 型和 n 型区有电荷积累；使得 p 端的 电势升高，n 端的电势降低，从而在 p-n 结两端形成 一光生电动势。
➢ 如果 p-n 结两端接上负载，在适当的光照下将有电流
➢ 根据电流值的变化可推算出照射光强的大小
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§7.2 光电导
光敏电阻结构
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2
§7.2 光电导
光敏电阻的几个特性
a、暗电阻、亮电阻：光敏电阻未受光照时的阻值称为暗电阻， 受强光照射时的阻值称为亮电阻。暗电阻越大而亮电阻越小， 灵敏度越高。
b、伏安特性
c、光谱特性
d、响应时间和（调制）频率特性
Il Ig eIgh e(L A n L p)G
G：单位体积内产生载流子的产生率 A：p-n 结的结面积， Ln、Lp：电子和空穴载流子的扩散长度， e：电子的电荷。
Il 与 p-n 结的特征参数和光照等密切相关。
结面积A越大，则 Il 越大。
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§7.3 光生伏特
有负载时的光生伏特等效电路
h Eg
照射在 p-n 结上，由于本征吸收，在结区产生电子－空 穴对。在光激发下，多数载流子的浓度一般改变很小， 而少数载流子的浓度变化很大。这里主要讨论光生少数 载流子的运动。
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8
§7.3 光生伏特 光生伏特效应
➢ 当光子能量大于 p-n 结禁带宽度后，光照射在 p-n 结 上，产生本征吸收，在结区产生电子－空穴对。
图20
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5
§7.2 光电导
光敏电阻的频率特性
光电器件的响应时间反映 它的动态特性。响应时间 越短，表示动态特性越好。
对于采用调制光的光电器 件，调制频率的上限受相 应时间的限制。光敏电阻 的响应时间一般为10-1～ 10-3s，光敏二极管的响应 时间约2×10-5s
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§7.2 光电导
e、温度特性
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3
§7.2 光电导
光敏电阻的伏安特性
在一定光照下，所加的 电压越高，电流越大； 在一定的电压作用下， 入射光的照度越强，电 流越大，但并不一定是 线性关系
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§7.2 光电导 光敏电阻的光谱特性
对于不同波长的光，光敏 电阻的灵敏度是不同的。
在选用光电器件时必须充 分考虑到这种特性
➢ V0 并不是随着光照强度无限地增大。当光生电压 V0 增大到 p-n 结势垒消失时，即得到最大的光生电压Vmax，它与材料的 掺杂程度有关。实际情况下，Vmax 与禁带宽度 Eg 相当。
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§7.3 光生伏特
如何提高负载所能获得尽可能高的电压或大的电流
要使负载获得尽可能高的电压和大的电流，一方面显然是 将多个光电二极管串并联使用；另一方面就是提高太阳能 光电池的光电转化效率。
光敏电阻的温度特性
随着温度的升高，光敏电 阻的暗电阻和灵敏度都要 下降，温度的变化也会影 响光谱特性曲线。
硫化铅光敏电阻等光电器 件随着温度的升高光谱响 应的峰值将向短波方向移 动，所以红外探测器往往 采取制冷措施
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§7.3 光生伏特
对于半导体 p-n 结而言，光照后产生电压差的现象，将太阳 能转变为电能，即太阳能电池工作原理
光照的关系
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§7.3 光生伏特
（a）GaAs 光电二极管 I－V关系；（b）光电二极管的 Il 和 V0与光强的关系
一般 Il 与光强成正比，开路电压 V0与光强成对数关系
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15
§7.3 光生伏特
必须指出两点：
➢ 只有在有负载时才有 If，否则此时的电路相当于开路，尽 管由于光照产生了光生电动势，但没有载流子流动。
➢ 光照在 p-n 结两端产生光生电动势， 相当于在 p-n 结两端加正向电压 V （注意在开路时与开路电压 V0 相 等）。在有负载而形成回路后，p-n 结中有正向电流 If 流过。
➢ 有负载时，由于光电压输出电压为
有负载 R 时半导体光电 二极管 D 的等效电路图
V，这样流过负载的电流 I 则是光电 流 Il 减去 p-n 结中的正向电流 If 。