檢測與轉(zhuǎn)換之光電傳感器(光電器件原理和特性

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1、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)岑宏杰光敏傳感器—光敏器件原理和特性內(nèi)容光敏傳感器光敏器件類型和原理常用光敏器件特性和基本應(yīng)用光敏二極管光敏晶體管光敏電阻光敏傳感器光敏傳感器的工作原理是：把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后通過光敏器件變換成電信號，檢測電路對電信號進行處理。被測量的變化光信號的變化電信號的變化光敏傳感器光敏傳感器的構(gòu)成：光源、光學(xué)通路、光敏器件、檢測處理電路。常用光源：白熾燈、氣體放電光源、LED、激光器（固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器）光敏傳感器特點：非接觸、響應(yīng)快、性能可靠。光敏器件類型和原理光

2、敏器件是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種元器件，廣泛應(yīng)用于自動控制、安防、廣播電視等領(lǐng)域。半導(dǎo)體光敏器件體積小、重量輕、靈敏度高、功耗低、便于集成。光敏器件的工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的現(xiàn)象?；谕夤怆?/p>

3、效應(yīng)的器件有光電管、光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)：當入射光子射入到半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對，使其電導(dǎo)率增大?；谶@種效應(yīng)的器件有光敏電阻。光生伏特效應(yīng)：在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象?；谠撔?yīng)的器件有光電池和光敏二極管、光敏三極管。歷史光電效應(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，對發(fā)展量子理論起了根本性作用。1887年，首先是赫茲（M.Hertz）在證明波動理論實驗中首次發(fā)現(xiàn)的。當時，赫茲發(fā)現(xiàn)，兩個鋅質(zhì)小球之一用紫外線照射，則在兩個小球之間就非常容易跳過電火花。1

4、902年，勒納（Lenard)也對其進行了研究，指出光電效應(yīng)是金屬中的電子吸收了入射光的能量而從表面逸出的現(xiàn)象。但無法根據(jù)當時的理論加以解釋；1905年，愛因斯坦提出光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎。常用光敏器件名稱圖形光譜特性工作方式光敏電阻可見光電阻變化光敏二極管可見光紅外線電流變化光敏三極管可見光紅外線電流變化器件介紹--光敏二極管--原理光敏二極管又稱光電二極管，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，其基本原理是利用PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)，即光照到PN結(jié)上時，PN結(jié)吸收光能，產(chǎn)生電動

5、勢的現(xiàn)象。光敏二極管分有PN結(jié)型、PIN結(jié)型、雪崩型和GaAsP型，其中用得最多的是PN結(jié)型，價格便宜。光敏二極管有兩種工作狀態(tài)：（1）當光敏二極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。（2）光敏二極管上不加反向電壓，利用PN結(jié)在受光照時產(chǎn)生正向電壓的原理，把它用作微型光電池。這種工作狀態(tài)，一般作光電檢測器。器件介紹--光敏二極管參數(shù)開路電壓：PN結(jié)兩端開路時，其電壓稱為開路電壓。與光通量對數(shù)成正比，其溫度系數(shù)很大。短路電流：PN

6、結(jié)兩端短路時，其電流稱為短路電流。短路電流與照度成正比，其溫度系數(shù)很小。暗電流：是指光敏二極管在無光照及最高反向工作電壓條件下的漏電流。暗電流越小，光敏二極管的性能越穩(wěn)定，檢測弱光的能力越強。暗電流隨溫度與反偏電壓而變化。響應(yīng)特性：由PN結(jié)的結(jié)電容與負載電阻決定。反偏電壓越大，結(jié)電容越小，工作頻率越高。光敏二極管等效電路光敏二極管伏安特性光敏二極管型號實例實訓(xùn)用的光敏二極管Applications?Highspeedphotodetector?Securitysystem?CameraFeatures

7、?Fastresponsetime?Highphotosensitivity?Smalljunctioncapacitance?PbfreeDescriptionsPD333-3C/H0/L2isahighspeedandhighsensitivePINphotodiodeinastandard5ψplasticpackage.DuetoitswaterclearepoxythedeviceissensitivetovisibleandinfraredradiationPD333-3C，5mmSili

8、conPINPhotodiodePD333的特征曲線PD333的特征曲線PD333的特征曲線PD333的極限參數(shù)AbsoluteMaximumRatings(Ta=25℃)Notes:*1:Solderingtime≦5seconds.PD333的電氣參數(shù)光敏二極管應(yīng)用：無偏置電壓電路無偏置電壓，受暗電流影響小，對于微小照度，可保持輸出與照度成線性比例關(guān)系。HamamatsuPhotonicsK.K.2387系列暗電流與反向偏壓關(guān)系光敏二極管應(yīng)用：加反向