光电效应及光电元器件

公开课：光电效应及光电元器件
应用举例
光敏二极管组 成的开关电路
工作原理：光敏二极管加上 反向 电压时，当光线 变强时，管子中的反向电流变 大 ，流入到三极管的电 流变 大 ，经过放大，流过继电器J的电流增大 ，继电 器吸合 ，去控制其他器件，反之，光线变 弱 时，管 子中的反向电流变小，继电器 释放 。
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问题1：光在真空中的传播速度？ 问题2：紫外线可见吗？ 问题3：生活中，紫外线有什么用处？ 问题4：紫外线为什么能杀死病菌？
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原因：紫外线的频率很高。 光的粒子学说认为光是由一群光子组成的，每 一个光子具有一定的能量，光子的能量E＝hf，其 中h为普朗克常数，f为光的频率。因此，光的频率 越高，光子的能量也就越大。 光照射在物体上会产生一系列的物理或化学效 应。例如光合效应、光热效应、光电效应等。光电 传感器的理论基础就是光电效应
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4、光电池
工作原理： 工作原理：基于光生伏特效应 当光照射在PN上时 产生电子--空穴对 上时， 空穴对， 当光照射在 上时，产生电子 空穴对，在电场的作 用下，被光激发的电子移向N区外侧 区外侧， 用下，被光激发的电子移向 区外侧，被光激发的空穴移 区外侧， 向P区外侧，从而在光电池与 结平行的两外表而形成电 区外侧 从而在光电池与PN结平行的两外表而形成电 势差， 区带正电 为光电池的正极， 区带负电 区带正电， 区带负电， 势差，P区带正电，为光电池的正极，N区带负电，为光电 池的负极。照在PN结上的光强增加 结上的光强增加， 池的负极。照在 结上的光强增加，就有更多的空穴流向 P区，更多的电子流向 区，从而光电池两外侧的电势差增 区 更多的电子流向N区 加。
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3、光电倍增管
光输 阴极 入 外形图
+
+ + + 阳极 + - - - + + + 结构示意图
工作原理： 工作原理：基于外光电效应 当光照射到阴极时，阴极向真空中激发出光电子。 当光照射到阴极时，阴极向真空中激发出光电子。光 电子经电子光学输入系统加速、 电子经电子光学输入系统加速、聚焦后射向第一发射电极 又称倍增极）。每个光电子在发射电极击出几个电子， ）。每个光电子在发射电极击出几个电子 （又称倍增极）。每个光电子在发射电极击出几个电子， 这些电子射向第二发射电极，再经倍增射向第三发射电极， 这些电子射向第二发射电极，再经倍增射向第三发射电极， 直到最后一个发射电极。所以， 直到最后一个发射电极。所以，最后射向阳极的电子数目 是很多的，阳极把所有电子收集起来， 是很多的，阳极把所有电子收集起来，转变成电压脉冲输 出。
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应用举例 光控调光电路
工作原理：当周围光线变弱时引起光敏电阻RG的 阻值 增大 ，使加在电容C上的分压 上升 ，进而使可控 硅的导通角增大，达到 增大 照明灯两端电压的目的。 反之，若周围的光线变 亮 ，则RG的阻值 下降 ，导致 可控硅的导通角 变小 ，照明灯两端电压也同时 下降 ， 使灯光变 变暗 ，从而实现对灯光照度的控制。
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2、光敏二极管
外形图
图形符号
原理图
工作原理： 工作原理： 无光照时，光敏二极管PN结反向截止 结反向截止。 无光照时，光敏二极管 结反向截止。 有光照时，光敏二极管PN结附近产生电子 结附近产生电子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 有光照时，光敏二极管 结附近产生电子 空穴对，并在外电场作用下，产生电流， 空穴对，并在外电场作用下，产生电流，使PN结 结 反向导通，光的照度越强，导通越充分。 反向导通，光的照度越强，导通越充分。
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小结： 1、光电效应定义、现象、分类 2、几种光电元器件工作原理
作业：P79页 1、2
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思考：
光敏二极管与普通二极管的区别
工作原理：由半导体材料构成，利用光电导效应而工作。 工作原理：由半导体材料构成，利用光电导效应而工作。 光敏电阻当光线照射时，因材料中的电子—空穴对增 光敏电阻当光线照射时，因材料中的电子 空穴对增 其电阻率变小，电阻值会变小，当光照消失时， 加，其电阻率变小，电阻值会变小，当光照消失时，电阻 会恢复原值。 会恢复原值。 光敏电阻没有极性，纯粹是电阻器件， 光敏电阻没有极性，纯粹是电阻器件，即可以加直流 电压，也可以加交流电压工作。 电压，也可以加交流电压工作。
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新课：光电效应及光电元器件
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一、光电效应
1、定义： 当光照射到某一物质上时，物质的电子吸收 光子的能量而发生相应电效应的现象。 2、光电效应具体现象： 电阻率变化、电子逸出、电动势变化
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3、分类： 外光电效应 光电导效应 内光电效应 光生伏特效应
☆ 外光电效应：在光线作用下电子从物体表面逸出。 ☆ 光电导效应：在光线作用下物体的电阻率改变。 ☆ 光生伏特效应：在光线作用下物体具有发电能力。
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二、常用光电元器件 作用：光信号转换为电信号 物理基础：光电效应
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1、光敏电阻
外形图
原理图及图形符号