光电传感器的原理以及应用PPT

返回
下一页
4
1 光电管
当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子，
电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电 子流，在外电路中便产生了电流。
返回
上一页
下一页
5
真空光电管的伏安特性
充气光电管的伏安特性
充气光电管: 构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高. 所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体 其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差
24
25
光敏晶体管
与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光信 号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。
返回
上一页
下一页
26
2． 基本特性
（1）光谱特性 （2）伏安特性 （3）光照特性 （4）温度特性 （5）频率响应
返回
上一页
下一页
27
（1）光谱特性
入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降
硅和锗光敏二极（晶体）管的光谱特性
可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。 在红外光进行探测时，则锗管较为适宜。
返回
上一页
下一页
28
（2）伏安特性
硅 光 敏 管 的 伏 安 特 性
返回
上一页
下一页
29
（3）光照特性
硅光敏管的光照特性 光敏二极管的光照特性曲线的线性较好
返回
上一页
下一页
30
（4）温度特性
其暗电流及光电流与温度的关系
返回
上一页
下一页
14
3．光敏电阻的基本特性
（1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性
返回
上一页
下一页
15
（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。 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。
通常用响应时间t表示。
返回
上一页
下一页
19
光敏电阻的频率特性
不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间， 所以它们的频率特性也就不尽相同。
返回
上一页
下一页
20
（5）温度特性
光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时， 它的暗电阻和灵敏度都下降。
温度系数:
R2R1 10% 0C1
(T2T1)R2
在一定光照下，温度每变化1℃， 光敏电阻阻值的平均变化率
返回
上一页
下一页
16
（2）光照特性
光敏电阻的光电流与光强之间的关系
由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件， 一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
返回
上一页
下一页
17
（3）光谱特性
光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的
返回
上一页
下一页
18
（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。
返回
上一页
下一页
6
紫外管外形
紫外线 当入射紫外 线照射在紫外管阴 极板上时，电子克 服金属表面对它的 束缚而逸出金属表 面，形成电子发射。 紫外管多用于紫外 线测量、火焰监测 等。
6
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 光电倍增管
在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小， 光电倍增管：放大光电流 组成：光电阴极+若干倍增极+阳极
光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响， 因此要将光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中。
返回
上一页
下一页
12
梳 状 电 极
半导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层。 光敏电阻的电极一般采用梳状，提高了光敏电阻的灵敏度。
灵敏度高，光谱特性好，光谱响应从紫外区一直到红外区。 而且体积小、重量轻、性能稳定
返回
上一页
下一页
13
2． 光敏电阻的主要参数
（1）暗电阻和暗电流 光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时 间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电 流，称为暗电流。 （2）亮电阻 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下 的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 （3）光电流 亮电流与暗电流之差，称为光电流。
3 光敏电阻
1. 光敏电阻的工作原理及结构 2．光敏电阻的主要参数 3．光敏电阻的基本特性
返回
上一页
下一页
10
(1) 光敏电阻的工作原理及结构
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加
返回
上一页
下一页
11
光敏电阻的结构
1.玻璃 2.光电导层 3.电极 4.绝缘衬底 5.金属壳 6.黑色绝缘玻璃 7.引线
1
第7章 光电传感器
7.1 光电传感器引入 以数码相机为例
2
7.2 光电效应和光电器件
外光电效应: 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如光电 管、光电倍增管
内光电效应: 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻 等属于这类光电器件。
阻挡层光电效应(光生伏特效应): 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管等
结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中 在电路中一般是处于反向工作状态的
返回
光敏二极管
上一页
下一页
光敏二极管的反向偏置接线（参 考上页图）及光电特性演示
在没有光照时，由于二 极管反向偏置，反向电 流（暗电流）很小。
—
UO +
24
光照
光敏二 极管的 反向偏 置接法
当光照增加 时，光电流IΦ 与光照度成正 比关系。
返回
上一页
下一页
8
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极
阳极
倍增极上涂有Sb-Cs(锑-铯)或Ag-Mg等光敏材 料，并且电位逐级升高
阴极发射的光电子以高速射到倍增极上，引起 二次电子发射
二次电子发射系数 σ =二次发射电子树／入射电子数
若倍增极有n，则倍增率为σn
返回
上一页
下一页
9
硫化镉光敏电阻的温度特性
返回
上一页
下一页
21
温度对光谱特性影响
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。
硫化铅光敏电阻的光谱温度特性
返回
上一页
下一页
22
4 光敏二极管和光敏晶体管
1． 工作原理 2． 基本特性
返回
上一页
下一页
23
(1) 工作原理
3
7.2.1 光电效应和光电器件
外光电效应: 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。 如光电管、光电倍增管
内光电效应: 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如 光敏电阻等属于这类光电器件。
阻挡层光电效应(光生伏特效应): 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动 势的现象。如光电池、光敏晶体管等