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1、光電傳感器,本章簡(jiǎn)單介紹光電效應(yīng)、光電元件的結(jié)構(gòu)和工作原理及特性，著重介紹光電傳感器的各種應(yīng)用。,第一節(jié)光電效應(yīng)及光電元件,通常把光電效應(yīng)分為三類： 1）在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。 2）在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管及光敏晶閘管等。,3）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。 第一類光電元件屬于玻璃真空管元件，第二、三類屬于半導(dǎo)體元件。,一、基于外光電效應(yīng)

2、的光電元件 電子逸出金屬表面的速度v可由能量守恒定律確定 mv2=hfW,二、基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件 一）光敏電阻 1工作原理 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。 2.光敏電阻的特性和參數(shù) （1） 暗電阻 （2） 光電特性 （3） 響應(yīng)時(shí)間 3關(guān)于照度,（二）光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管 1光敏二極管結(jié)構(gòu)及工作原理 光敏二極管結(jié)構(gòu)與一般二極管不同之處在于：將光敏二極管的PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光的照射。,目前還研制出幾種新型的光敏二極管，它們都具有優(yōu)異的特性。 （1）PIN光敏二極管 （2）APD光敏二極管（雪崩光敏二極管）,2光敏三極管結(jié)構(gòu)

3、及工作原理 光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)。與普通三極管相似，也有電流增益。,（三）光敏晶體管的基本特性 1光譜特性,幾種光敏材料的光譜峰值波長(zhǎng),2伏安特性 硅光敏二極管工作在第三象限。流過(guò)它的電流與光照度成正比（間隔相當(dāng)），而基本上與反向偏置電壓 Uo無(wú)關(guān)。光敏三極管在不同照度下的伏安特性與一般三極管在不同基極電流下的輸出特性相似。,3.光電特性 光敏三極管的光電特性曲線斜率較大，說(shuō)明其靈敏度較高。,4.溫度特性 溫度變化對(duì)亮電流影響不大，但對(duì)暗電流的影響非常大 5.響應(yīng)時(shí)間 工業(yè)級(jí)硅光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間為10-510-7s左右，光敏三極管的響應(yīng)時(shí)間比相應(yīng)的二極管約慢一個(gè)數(shù)量級(jí),三、基于

4、光生伏特效應(yīng)的光電元件 光電池能將入射光能量轉(zhuǎn)換成電壓和電流屬于光生伏特效應(yīng)元件。,光電池的種類很多，有硅、砷化鎵、硒、氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。其中應(yīng)用最廣的是硅光電池，這是因?yàn)樗幸幌盗袃?yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、傳遞效率高、能耐高溫輻射、價(jià)格便宜等。,第二節(jié) 光電元件的基本應(yīng)用電路 一、光敏電阻基本應(yīng)用電路,二、光敏二極管應(yīng)用電路,三、光敏三極管應(yīng)用電路,第三節(jié) 光電傳感器的應(yīng)用 依被測(cè)物、光源、光電元件三者之間的關(guān)系，可以將光電傳感器分為下述四種類型 1） 光源本身是被測(cè)物，被測(cè)物發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)。 2） 恒光源發(fā)射的光

5、通量穿過(guò)被測(cè)物，一部分由被測(cè)物吸收，剩余部分投射到光電元件上，吸收量決定于被測(cè)物的某些參數(shù)。,3） 恒光源發(fā)出的光通量投射到被測(cè)物上，然后從被測(cè)物表面反射到光電元件上，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的某些參數(shù)。 4） 恒光源發(fā)出的光通量在到達(dá)光電元件的途中遇到被測(cè)物，照射到光電元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的尺寸。,一、光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例 1.紅外線輻射溫度 2.熱釋電傳感器在人體檢測(cè)、報(bào)警中的應(yīng)用 （1）熱釋電效應(yīng) （2）對(duì)信號(hào)處理電路的要求,二、被測(cè)物吸收光通量的應(yīng)用實(shí)例 1.光電式濁度計(jì) 2.煙霧報(bào)警器 物質(zhì)在燃燒過(guò)程中一般有下列現(xiàn)象發(fā)生： （1）產(chǎn)生熱量，使環(huán)境溫度升高 （2）產(chǎn)生可燃性氣體 （3）產(chǎn)生煙霧 （4）產(chǎn)生火焰,第四節(jié) 光電開(kāi)關(guān)及光電斷續(xù)器 一、 光電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)和分類 光電開(kāi)關(guān)可分為兩類：遮斷型和反射型 反射型分為兩種情況：反射鏡反射型及被測(cè)物 漫反射型（簡(jiǎn)稱散射型） 二、光電斷續(xù)器 光電斷續(xù)器的工作原理與光電開(kāi)關(guān)相同，但其光電發(fā)射、接收器做在體積很小的同一塑料殼體中,,,,,,,,,