传感器及应用 第9章 光电式传感器
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硅：敏感可见光，可用来探测可见光或赤热状态物体 锗：敏感红外光，可用于红外光探测
光电池
一个大面积的PN节，光照下产生的电子－空穴对向两级扩散， 形成与光照强度有关的电动势。
光电耦合器件
光电耦合器 光电开关
CCD（电荷耦合器件）
结构：MOS电容器→光敏元或像素；MOS阵列→CCD器件 原理：
被测对象
光源
光纤敏感元件
光纤
至信号处理系统 光探测器
被测对象 光敏感元件
光纤
光源
至信号处理系统 光探测器
红外传感器——辐射式传感器
红外辐射
本质是热辐射 以波的形式在空间直线传播，真空中以光速传播 当物体温度低于1000℃时，向外辐射的不再是可见光，而是红外光 红外线在通过大气层时, 有三个波段透过率高, 它们是2~2.6 μm、
红外传感器的应用
红外测温仪
光敏二极管、光敏晶体管
光敏二极管
光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态 暗电流、光电流（光照越强，光电流？）
光敏三极管
基极无引出线，集电极相对于发射极为正电压 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。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。
3~5 μm和8~14 μm
红外探测器
热探测器
利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升 高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来 确定探测器所吸收的红外辐射。
光子探测器
利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变 电子的能量状态，引起各种电学现象。
金属
氧化物SiO2 沟阻 耗尽层（势阱） 衬底
Leabharlann Baidu
少数载流子 P-Si
光电传感器的应用
29
31
光纤传感器
光纤的结构
光纤的传光原理
光纤传感器工作原理
利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量
功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成
传光型——光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它 敏感元件感受被测量的变化
光电池
一个大面积的PN节，光照下产生的电子－空穴对向两级扩散， 形成与光照强度有关的电动势。
光电耦合器件
光电耦合器 光电开关
CCD（电荷耦合器件）
结构：MOS电容器→光敏元或像素；MOS阵列→CCD器件 原理：
被测对象
光源
光纤敏感元件
光纤
至信号处理系统 光探测器
被测对象 光敏感元件
光纤
光源
至信号处理系统 光探测器
红外传感器——辐射式传感器
红外辐射
本质是热辐射 以波的形式在空间直线传播，真空中以光速传播 当物体温度低于1000℃时，向外辐射的不再是可见光，而是红外光 红外线在通过大气层时, 有三个波段透过率高, 它们是2~2.6 μm、
红外传感器的应用
红外测温仪
光敏二极管、光敏晶体管
光敏二极管
光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态 暗电流、光电流（光照越强，光电流？）
光敏三极管
基极无引出线，集电极相对于发射极为正电压 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。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。
3~5 μm和8~14 μm
红外探测器
热探测器
利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升 高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来 确定探测器所吸收的红外辐射。
光子探测器
利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变 电子的能量状态，引起各种电学现象。
金属
氧化物SiO2 沟阻 耗尽层（势阱） 衬底
Leabharlann Baidu
少数载流子 P-Si
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29
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光纤传感器
光纤的结构
光纤的传光原理
光纤传感器工作原理
利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量
功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成
传光型——光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它 敏感元件感受被测量的变化