第8章光电式传感器 8,1光电器件 8,2光纤传感器 8.3红外传感器 返回主目录
8.1 光电器件 8.2 光纤传感器 8.３ 红外传感器 返回主目录 第8章光电式传感器
第8章光电式传感器 81光电器件 光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件,它是构 成光电式传感器最主要的部件。光电器件响应快、结构简单 使用方便,而且有较高的可靠性,因此在自动检测、计算机和 控制系统中,应用非常广泛 光电器件工作的物理基础是光电效应。在光线作用下, 物体的电导性能改变的现象称为内光电效应,如光敏电阻等 就属于这类光电器件。在光线作用下,能使电子逸出物体表 面的现象称为外光电效应,如光电管、光电倍增管就属于这 类光电器件
第8章 光电式传感器 8.1 光电器件 光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件, 它是构 成光电式传感器最主要的部件。 光电器件响应快、结构简单、 使用方便, 而且有较高的可靠性, 因此在自动检测、计算机和 控制系统中, 应用非常广泛。 光电器件工作的物理基础是光电效应。 在光线作用下, 物体的电导性能改变的现象称为内光电效应, 如光敏电阻等 就属于这类光电器件。在光线作用下, 能使电子逸出物体表 面的现象称为外光电效应, 如光电管、光电倍增管就属于这 类光电器件
在光线作用下,能使电子逸出物体表面的现象称为外光 电效应,如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。在光 线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生 伏特效应,即阻挡层光电效应,如光电池、光敏晶体管等就属 于这类光电器件 光敏电阻 1.光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管,它几乎都是用半导体材料制成的 光电器件。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。无光照时,光敏电阻值 (暗电阻)很大,电路中电流(暗电流)很小
在光线作用下, 能使电子逸出物体表面的现象称为外光 电效应, 如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。在光 线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生 伏特效应, 即阻挡层光电效应, 如光电池、 光敏晶体管等就属 于这类光电器件。 一、 １． 光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的 光电器件。 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。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。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。 图8-1为光敏电阻的原理结构。它是涂于玻璃底板上 的一薄层半导体物质,半导体的两端裝有金属电极,金属电 极与引出线端相连接,光敏电阻就通过引出线端接入电路。 为了防止周围介质的影响,在半导体光敏层上覆盖了一层漆 膜,漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率 最大
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。 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。 图8 - 1 为光敏电阻的原理结构。它是涂于玻璃底板上 的一薄层半导体物质, 半导体的两端装有金属电极, 金属电 极与引出线端相连接, 光敏电阻就通过引出线端接入电路。 为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了一层漆 膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率 最大
金属电极 半导体 N小小 电源玻璃底板 检流计 图8-1光敏电阻结构
光敏电阻的主要参数 (1)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。 (2)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 (3)光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。 3.光敏电阻的基本特性 (1)伏安特性在一定照度下,流过光敏电阻的电流与光 敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图8-2 为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见,光敏
２． 光敏电阻的主要参数 （１） 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。 （２） 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。 （３） 光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。 ３． 光敏电阻的基本特性 （1） 伏安特性在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光 敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图8 - 2 为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。 由图可见, 光敏
功耗 爆世四世烯米 30 1001x 500mW 100lx 20 10 101x 0 100 200 光敏电阻电压N 图8-2硫化镉光敏电阻的伏安特性
电阻在一定的电压范围内,其Ⅰ-U曲线为直线,说明其阻 值与入射光量有关,而与电压、电流无关 (2)光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的 关系称为光谱特性,亦称为光谱响应。图8-3为几种不同材 料光敏电阻的光谱特性。对应于不同波长,光敏电阻的灵敏 度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值 在可见光区域,常被用作光度量测量(照度计)的探头。而 硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区,常用做火焰探测 器的探头
电阻在一定的电压范围内, 其I-U曲线为直线，说明其阻 值与入射光量有关, 而与电压、电流无关。 （2） 光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的 关系称为光谱特性, 亦称为光谱响应。 图8 - 3 为几种不同材 料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长, 光敏电阻的灵敏 度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值 在可见光区域, 常被用作光度量测量（照度计）的探头。而 硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区, 常用做火焰探测 器的探头
相对灵敏度 l00 80 硫化铅 60 40 硫化锅 硫化铊 入射波长/10-0r 500010000150002000025000 图8-3光敏电阻的光谱特性 表8-1列出几种光敏电阻的特性参数
(3)温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应,同时, 光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要改变,尤其是响应于红外区 的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。图8-4为硫化铅光敏电 阻的光谱温度特性曲线,它的峰值随着温度上升向波长短的 方向移动。因此,硫化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件下 使用。对于可见光的光敏电阻,其温度影响要小一些
（3） 温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应, 同时, 光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要改变, 尤其是响应于红外区 的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。 图8 - 4 为硫化铅光敏电 阻的光谱温度特性曲线, 它的峰值随着温度上升向波长短的 方向移动。因此, 硫化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件下 使用。 对于可见光的光敏电阻, 其温度影响要小一些