5.4+光電池+6.7光電阻

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1、光電式傳感器◇光電傳感器是采用光電元件做為檢測元件的傳感器?！蠊怆娖骷菍⒐饽苻D(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件，它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件?！蠊怆娖骷憫?yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，而且有較高的可靠性，因此在自動檢測、計算機和控制系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。◇被測量的變化引起的光信號的變化可以是光源的變化、也可以是光學(xué)通路的變化，或者是光電元件的變化?！蠊怆姍z測方法具有精度高、反映快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此在檢測和控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。◇光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三

2、部分組成。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。1光電效應(yīng)■根據(jù)光的波粒二象性，我們可以認(rèn)為光是一種以光速運動的“粒子流”，這種粒子稱為光子。每個光子具有的能量為：h—普朗克常數(shù)v—光波頻率■對不同頻率的光，其光子能量是不相同的，光波頻率越高，光子能量越大。用光照射某一物體，可以看做是一連串能量為E的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)

3、的電效應(yīng)，我們把這種物體材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2光電效應(yīng)的分類通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類：（1）外光電效應(yīng)：在光線作用下能使電子逸出物體表面的稱為外光電效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。（2）內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng)，又稱光電導(dǎo)效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等。（3）半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)。在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池等。3光電效應(yīng)

4、特性光照特性：當(dāng)光電元件上加上一定電壓時，光電流I與光電元件上光照度E之間的對應(yīng)關(guān)系。光譜特性：光敏元件上加上一定的電壓，這時如有一單色光照射到光敏元件上，如果入射光功率相同，光電流會隨入射光波長的不同而變化。伏安特性：在一定照度下，光電流I與光敏元件兩端電壓V的對應(yīng)關(guān)系，稱為伏安特性。伏安特性可以幫助我們確定光敏元件的負(fù)載電阻，設(shè)計應(yīng)用電路。頻率特性：在相同的電壓和同樣幅值的光照下，當(dāng)入射光以不同頻率的正弦頻率調(diào)制時，光敏元件輸出的光電流I和靈敏度S會隨調(diào)制頻率f而變化，稱為頻率特性。溫度特性：光電元件的溫度特

5、性是指其輸出與溫度的關(guān)系。部分光電元件輸出受溫度影響較大，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行溫度補償。響應(yīng)時間：不同光敏器件的響應(yīng)時間有所不同。光敏電阻較慢，約為（10-1~10-3）s，一般不能用于要求快速響應(yīng)的場合。工業(yè)用的硅光敏二極管的響應(yīng)時間為（10-5~10-7）s左右，光敏三極管的響應(yīng)時間比二極管約慢一個數(shù)量級，在要求快速響應(yīng)或入射光、調(diào)制光頻率較高時應(yīng)選用硅光敏二極管。光電管和光電倍增管圖光電管的結(jié)構(gòu)（1）光電管a.光電管的結(jié)構(gòu)：光電管由一個陰極和一個陽極構(gòu)成，并密封在一支真空玻璃管內(nèi)。光電管的特性主要取決于光電管

6、陰極材料。b.光電管的原理光電管正常工作時，陽極電位高于陰極，在入射光頻率大于“紅限”的前提下，從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，稱為光電流。電流和電阻R0上的電壓降就和光強成函數(shù)關(guān)系，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，即：U=F（Φ）c.光電管的性質(zhì)適用于不同的光譜范圍。同一種光電管對不同頻率的入射光靈敏度并不相同。（2）光電倍增管光電倍增管結(jié)構(gòu)光電倍增管基本電路光電倍增管有極高的靈敏度。在輸出電流小于1mA的情況下，它的光電特性在很寬的范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。多用于微光測量。（3）光

7、電管特性a.暗電流光電管接上工作電壓后，在沒有光照的情況下陽極仍會有個很小的電流輸出，此電流即稱為暗電流。暗電流的存在決定了光電管可測量光信號的最小值，所以要求其暗電流小并且穩(wěn)定。b.光照特性c.光電管的伏安特性在一定照度下，光電流與光電管兩端電壓的對應(yīng)關(guān)系。5.4光電池5.4.1工作原理1、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系：光能轉(zhuǎn)換為電能，電路中有了這種器件就不需要外加電源。2、原理：3、種類：有硅、砷化鎵、硒、氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。4、優(yōu)點：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、價格便宜等。5.4.2

8、基本特性1．光譜特性光電池的相對靈敏度Kr與入射光波長l之間的關(guān)系稱為光譜特性。2、光照特性圖光電池的光譜特性曲線圖硅光電池的光照特性曲線光生電動勢U與照度Ee之間的特性曲線稱為開路電壓曲線；光電流密度Je與照度Ee之間的特性曲線稱為短路電流曲線。如上圖所示為硅光電池的光照特性曲線。3、頻率特性圖光電池的頻率特性光電池的頻率特性是光的調(diào)制頻率f與光電池的相對輸出電流Ir（