光敏傳感器(光敏傳感器).ppt

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1、第三章光敏傳感器及應(yīng)用技術(shù)梁長垠教授ProfessorLiang第三章光敏傳感器及應(yīng)用技術(shù)教學(xué)目的：1、了解光敏傳感器的作用、分類和使用方法；2、熟悉常用光敏傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；4、掌握常用光敏傳感器的工作原理及使用方法；5、學(xué)會(huì)正確選用光敏傳感器的方法。第三章光敏傳感器及應(yīng)用技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)：1、光敏傳感器特點(diǎn)與選用；2、光敏傳感器原理及接口電路設(shè)計(jì)方法。教學(xué)難點(diǎn)：1、光溫敏傳感器工作原理；2、光敏傳感器應(yīng)用電路分析與設(shè)計(jì)方法；教學(xué)方法：1、引導(dǎo)文教學(xué)法2、引探教學(xué)法3、頭腦風(fēng)暴法問題思考：1、光敏傳感器的作用是什么？2、常用的光

2、敏傳感器有哪些種？各自的原理是什么?3、何為光電效應(yīng)？可見光的波長范圍是多少?4、光敏電阻的阻值由什么因素決定？5、光敏二極管工作在什么狀態(tài)？6、光電池的的原理是什么？7、光電開關(guān)在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？8、舉出20種以上光敏傳感器的應(yīng)用場景。第三章光敏傳感器及應(yīng)用技術(shù)第三章光敏傳感器及應(yīng)用技術(shù)第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)—光譜與光度單位—光電效應(yīng)與光敏器件第二節(jié)常用光敏傳感器工作原理—光敏傳感器組成與工作原理—光敏電阻—光敏二、三極管—光電池—紅外熱釋電傳感器第三節(jié)光敏傳感器應(yīng)用電路分析與訓(xùn)練—光電開關(guān)報(bào)警電路設(shè)計(jì)—人體脈搏

3、測量電路設(shè)計(jì)一、光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)1.光譜可見光的光譜范圍：380~780nm對應(yīng)光色：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)一、光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)2.光度單位光通量：單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光感的能量之和發(fā)光強(qiáng)度：光源在某一給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量發(fā)光效率：發(fā)射光通量與消耗電功率比值照度：單位被照面積上接收到的光通量亮度：視角方向上單位面積的發(fā)光強(qiáng)度第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)二、光敏器件與光電效應(yīng)1.光敏器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種元器件。常用的光敏器件有：光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、熱釋電紅外熱敏器件等

4、。光敏器件的工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。2.光電效應(yīng)光照射到某些物質(zhì)上，使該物質(zhì)的電特性發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。3.光電效應(yīng)的分類第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)光電效應(yīng)外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)二、光敏器件與光電效應(yīng)1）外光電效應(yīng)在光線作用下使電子逸出物質(zhì)表面的現(xiàn)象。其中向外發(fā)射的電子稱為光電子，能夠承受光電效應(yīng)的物質(zhì)稱為光電材料?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管（將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的真空電子器件。）等器件圖第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)二、光電效應(yīng)與光敏器件2）內(nèi)光電效應(yīng)在光線作用下所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，使物質(zhì)的電

5、阻率發(fā)生變化產(chǎn)生光電流或光生伏特的現(xiàn)象，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為：光電導(dǎo)效應(yīng)光生伏特效應(yīng)紅外熱釋電效應(yīng)第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)二、光敏器件與光電效應(yīng)（1）光電導(dǎo)效應(yīng)當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體時(shí)，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。（2）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(dòng)勢的現(xiàn)象。基于該效應(yīng)的器件有光電池和光敏二/三極管。（3）熱釋電效應(yīng)一些晶體受到紅外線熱輻射轉(zhuǎn)化為熱量時(shí)，兩端會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等、極性相反的電荷，這種由熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。能夠承受熱電效應(yīng)的晶

6、體稱為熱釋電元件.第一節(jié)光敏傳感器基礎(chǔ)知識(shí)一、光敏電阻1.基本概況與參數(shù)光敏電阻沒有極性,純粹是一個(gè)電阻器件,使用時(shí)既可加直流電壓,也可以加交流電壓。暗電阻：光敏電阻在不受光時(shí)的阻值稱為暗電阻,此時(shí)流過的電流稱為暗電流。亮電阻：光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻,此時(shí)流過的電流稱為亮電流。光電流：亮電流與暗電流之差稱為光電流。第二節(jié)常用光敏傳感器工作原理一、光敏電阻1.基本概況與參數(shù)無光照時(shí),光敏電阻值（暗電阻）很大,電路中電流（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時(shí),它的阻值（亮電阻）急劇減少,電路中電流迅速增大。一般

7、希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí),亮電阻在幾千歐以下。第二節(jié)常用光敏傳感器工作原理一、光敏電阻2.光敏電阻特點(diǎn)光譜響應(yīng)范圍寬（特別是對紅光和紅外輻射）；偏置電壓低，工作電流大；動(dòng)態(tài)范圍寬，既可測強(qiáng)光，也可測弱光；光電導(dǎo)增益大，靈敏度高；無極性，使用方便；在強(qiáng)光照射下，光電線性度較差光電響應(yīng)時(shí)間較長，頻率特性較差。第二節(jié)常用光敏傳感器工作原理一、光敏電阻3.光敏電阻基本特性伏安特性光照特性光譜特性響應(yīng)時(shí)間和頻率特性溫度特性第二節(jié)常用光敏傳感器工作原理一、光敏電阻①伏安特性在

8、一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系在給定的偏壓情況下，光照度越大，光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大，沒有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有