光敏传感器(光敏传感器)(课堂PPT)
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第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1.光敏器件
把光信号转换为电信号的一种元器件。
常用的光敏器件有：光敏电阻、光敏二极管、 光敏三极管、光电池、热释电红外热敏器件等。
光敏器件的工作基础是光电效应。
2.光电效应
光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变 化的物理现象。
3.光电效应的分类
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
3
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。 4
二、光敏器件与光电效应
（1）光电导效应
当入射光子射入到半导体时，半导体吸收入射光 子产生电子空穴对，使其电导率增大。
基于这种效应的器件有光敏电阻。
（2）光生伏特效应
在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。
基于该效应的器件有光电池和光敏二/三极管。
（3）热释电效应
一些晶体受到红外线热辐射转化为热量时，两端
第三章 光敏传感器及应用技术
梁长垠 教授 Professor Liang
1
第三章 光敏传感器及应用技术
教学目的：
1、了解光敏传感器的作用、分类和使用 方法； 2、熟悉常用光敏传感器的特点及应用范 围； 4、掌握常用光敏传感器的工作原理及使 用方法； 5、学会正确选用光敏传感器的方法。
2
第三章 光敏传感器及应用技术
18
第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ④ 响应时间和频率特性 光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，
在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。
19
第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ⑤ 温度特性
随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因 此，采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的 响应。
14
第二节 常用光敏传感器工作原理
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
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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；
外光电效应
光电效应
内光电效应
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第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1）外光电效应 在光线作用下使电子逸出物质表面的现象。其中 向外发射的电子称为光电子，能够承受光电效应 的物质称为光电材料。 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增 管（将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。 ）等
会产生数量相等、极性相反的电荷，这种由热变
化产生的电极化现象称为热释电效应。
能够承受热电效应的晶体称为热释电元件.
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 1.基本概况与参数
• 光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用 时既可加直流电压, 也可以加交流电压。
• 暗电阻：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。
第三章 光敏传感器及应用技术
第一节 光敏传感器基础知识
— 光谱与光度单位
— 光电效应与光敏器件
第二节 常用光敏传感器工作原理
—光敏传感器组成与工作原理
—光敏电阻
—光敏二、三极管
—光电池
—红外热释电传感器
Baidu Nhomakorabea
第三节 光敏传感器应用电路分析与训练
— 光电开关报警电路设计
— 人体脉搏测量电路设计
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第一节 光敏传感器基础知识
• 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：亮电流与暗电流之差称为光电流。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 1.基本概况与参数
• 无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中 电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长 范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。
器件图
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第一节 光敏传感器基础知识
二、光电效应与光敏器件
2）内光电效应 在光线作用下所产生的载流子（自由电子或空穴） 仍在物质内部运动，使物质的电阻率发生变化产 生光电流或光生伏特的现象，称为内光电效应。 内光电效应又可分为：
光电导效应 光生伏特效应 红外热释电效应
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第一节 光敏传感器基础知识
• 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时 光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值 一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 2.光敏电阻特点 –光谱响应范围宽（特别是对红光和红外辐射）； –偏置电压低，工作电流大； –动态范围宽，既可测强光，也可测弱光； –光电导增益大，灵敏度高； –无极性，使用方便； –在强光照射下，光电线性度较差 –光电响应时间较长，频率特性较差。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 4.光敏电阻材料、结构、分类与工作原理 ①制作材料：半导体：硫化镉、硫化铅、硫化铊、 硫化铋、硒化隔、硒化铅、碲化铅等 ②结构与分类 紫外、红外、可见光光敏电阻 ③工作原理
一、光敏传感器基础知识 1.光谱 可见光的光谱范围：380~780nm 对应光色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
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第一节 光敏传感器基础知识
一、光敏传感器基础知识 2.光度单位
光通量：单位时间内产生光感的能量之和 发光强度：光源在某一给定方向的单位立 体角内发射的光通量 发光效率：发射光通量与消耗电功率比值 照度：单位被照面积上接收到的光通量 亮度：视角方向上单位面积的发光强度
• 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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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ② 光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ③光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的
第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1.光敏器件
把光信号转换为电信号的一种元器件。
常用的光敏器件有：光敏电阻、光敏二极管、 光敏三极管、光电池、热释电红外热敏器件等。
光敏器件的工作基础是光电效应。
2.光电效应
光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变 化的物理现象。
3.光电效应的分类
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
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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。 4
二、光敏器件与光电效应
（1）光电导效应
当入射光子射入到半导体时，半导体吸收入射光 子产生电子空穴对，使其电导率增大。
基于这种效应的器件有光敏电阻。
（2）光生伏特效应
在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。
基于该效应的器件有光电池和光敏二/三极管。
（3）热释电效应
一些晶体受到红外线热辐射转化为热量时，两端
第三章 光敏传感器及应用技术
梁长垠 教授 Professor Liang
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第三章 光敏传感器及应用技术
教学目的：
1、了解光敏传感器的作用、分类和使用 方法； 2、熟悉常用光敏传感器的特点及应用范 围； 4、掌握常用光敏传感器的工作原理及使 用方法； 5、学会正确选用光敏传感器的方法。
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第三章 光敏传感器及应用技术
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ④ 响应时间和频率特性 光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，
在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ⑤ 温度特性
随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因 此，采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的 响应。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
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
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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；
外光电效应
光电效应
内光电效应
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第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1）外光电效应 在光线作用下使电子逸出物质表面的现象。其中 向外发射的电子称为光电子，能够承受光电效应 的物质称为光电材料。 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增 管（将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。 ）等
会产生数量相等、极性相反的电荷，这种由热变
化产生的电极化现象称为热释电效应。
能够承受热电效应的晶体称为热释电元件.
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 1.基本概况与参数
• 光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用 时既可加直流电压, 也可以加交流电压。
• 暗电阻：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。
第三章 光敏传感器及应用技术
第一节 光敏传感器基础知识
— 光谱与光度单位
— 光电效应与光敏器件
第二节 常用光敏传感器工作原理
—光敏传感器组成与工作原理
—光敏电阻
—光敏二、三极管
—光电池
—红外热释电传感器
Baidu Nhomakorabea
第三节 光敏传感器应用电路分析与训练
— 光电开关报警电路设计
— 人体脉搏测量电路设计
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第一节 光敏传感器基础知识
• 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：亮电流与暗电流之差称为光电流。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 1.基本概况与参数
• 无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中 电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长 范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。
器件图
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第一节 光敏传感器基础知识
二、光电效应与光敏器件
2）内光电效应 在光线作用下所产生的载流子（自由电子或空穴） 仍在物质内部运动，使物质的电阻率发生变化产 生光电流或光生伏特的现象，称为内光电效应。 内光电效应又可分为：
光电导效应 光生伏特效应 红外热释电效应
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第一节 光敏传感器基础知识
• 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时 光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值 一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 2.光敏电阻特点 –光谱响应范围宽（特别是对红光和红外辐射）； –偏置电压低，工作电流大； –动态范围宽，既可测强光，也可测弱光； –光电导增益大，灵敏度高； –无极性，使用方便； –在强光照射下，光电线性度较差 –光电响应时间较长，频率特性较差。
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 4.光敏电阻材料、结构、分类与工作原理 ①制作材料：半导体：硫化镉、硫化铅、硫化铊、 硫化铋、硒化隔、硒化铅、碲化铅等 ②结构与分类 紫外、红外、可见光光敏电阻 ③工作原理
一、光敏传感器基础知识 1.光谱 可见光的光谱范围：380~780nm 对应光色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
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第一节 光敏传感器基础知识
一、光敏传感器基础知识 2.光度单位
光通量：单位时间内产生光感的能量之和 发光强度：光源在某一给定方向的单位立 体角内发射的光通量 发光效率：发射光通量与消耗电功率比值 照度：单位被照面积上接收到的光通量 亮度：视角方向上单位面积的发光强度
• 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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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ② 光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系
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第二节 常用光敏传感器工作原理
一、光敏电阻 ③光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的