光敏功能材料及傳感器ppt課件.ppt

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1、光敏功能材料及傳感器光敏材料能夠將非電量的光信號轉換成可檢測的電量，利用具有這種特性的材料制成的傳感器。光電傳感器由光引起的電效應內光－電效應外光－電效應光生伏特效應光照作用下使電子逸出物體表面的現象如：光電管、光電倍增器等光的作用僅使物體的電阻率改變的現象如：光敏電阻光照作用下使物體產生一定的電勢如：光敏二極管、光敏三極管、光電池、光敏晶體管等光敏功能材料及傳感器利用物質在光的照射下電導性能改變或產生電動勢的原理制成的光電器件稱內光電效應器件，常見的有光敏電阻、光電池和光敏晶體管等。一、內光電效應器件（一）光敏電阻(光導管)純電阻元件，其工作原理是基于光電導效應，其阻值隨光照增強而減小。優(yōu)

2、點：靈敏度高，光譜響應范圍寬，體積小、重量輕、機械強度高，耐沖擊、耐振動、抗過載能力強和壽命長等。不足：需要外部電源，有電流時會發(fā)熱。1、光敏電阻的結構A金屬封裝的硫化鎘光敏電阻結構圖光導電材料絕緣襯底引線電極引線光電導體為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用梳狀圖案，結構見下圖。光敏電阻的結構如圖所示。管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個歐姆接觸電極的光電導體。光導體吸收光子而產生的光電效應，只限于光照的表面薄層，雖然產生的載流子也有少數擴散到內部去，但擴散深度有限，因此光電導體一般都做成薄層。1--光導層;2--玻璃窗口;3--金屬外殼;4--電極;5--陶瓷基座;6--黑色絕緣玻璃;

3、7--電阻引線。(b)電極RG(c)符號光敏電阻的制作方式CdS光敏電阻的結構和符號（硫化鎘）1234567(a)結構是在一定的掩模下向光電導薄膜上蒸鍍金（Au）或銦（In））等金屬形成的。這種梳狀電極，由于在間距很近的電極之間有可能采用大的靈敏面積，所以提高了光敏電阻的靈敏度。圖（c）是光敏電阻的代表符號。光敏電阻的靈敏度易受濕度的影響，因此要將光電導體嚴密封裝在玻璃殼體中。如果把光敏電阻連接到外電路中，在外加電壓的作用下，用光照射就能改變電路中電流的大小，其連線電路如圖所示。RGRLEI光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應可從紫外區(qū)到紅外區(qū)范圍內。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)

4、定、價格便宜，因此應用比較廣泛。光敏電阻的制作方式2、光敏電阻的主要參數和基本特性（1）暗電流、亮電流、光電流暗電流(Id)：光敏電阻在室溫條件下，全暗（無光照射）后經過一定時間測量的電阻值，稱為暗電阻。此時在給定電壓下流過的電流稱為暗電流。亮電流：光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻。此時在給定電壓下流過的電流稱為亮電流。光電流(IL)：亮電流與暗電流之差。光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小,則性能越好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。實用的光敏電阻的暗電阻往往超過1MΩ,甚至高達100MΩ，而亮電阻則在幾kΩ以下，暗電阻與亮電阻之比在102～10

5、6之間，可見光敏電阻的靈敏度很高。（2）光照特性下圖表示CdS光敏電阻的光照特性。在一定外加電壓下，光敏電阻的光電流和光照度之間的關系。不同類型光敏電阻光照特性不同.1000012345I/mAE/lx2000但光照特性曲線均呈非線性。因此它不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處。一般在自動控制系統中用作光電開關。Lx:照度的國際單位（SI），又稱米燭光。1流明的光通量均勻分布在1平方米面積上的照度，就是一勒克斯?？梢詷俗骼眨劭怂梗?，簡稱勒。英為lux，簡作lx。2、光敏電阻的主要參數和基本特性光譜特性與光敏電阻的材料有關。從圖中可知，硫化鉛光敏電阻在較寬的光譜范圍內均有較高的靈敏度，峰

6、值在紅外區(qū)域；硫化鎘、硒化鎘的峰值在可見光區(qū)域。因此，在選用光敏電阻時，應把光敏電阻的材料和光源的種類結合起來考慮，才能獲得滿意的效果。204060801000.40.81.21.622.4λ/μm312相對靈敏度1——硫化鎘2——硒化鎘3——硫化鉛（3）光譜特性2、光敏電阻的主要參數和基本特性在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關系稱為伏安特性。圖中曲線1、2分別表示照度為零及照度為某值時的伏安特性。由曲線可知，在給定偏壓下,光照度較大，光電流也越大。在一定的光照度下，所加的電壓越大，光電流越大，而且無飽和現象。但是電壓不能無限地增大，因為任何光敏電阻都受額定功率、最高工作電壓

7、和額定電流的限制。超過最高工作電壓和最大額定電流，可能導致光敏電阻永久性損壞。5010015020012U/V02040I/μA（4）伏安特性2、光敏電阻的主要參數和基本特性當光敏電阻受到脈沖光照射時，光電流要經過一段時間才能達到穩(wěn)定值，而在停止光照后，光電流也不立刻為零，這就是光敏電阻的時延特性。由于不同材料的光敏電阻時延特性不同，所以它們的頻率特性也不同。如圖。硫化鉛的使用頻率比硫化鎘高得多，但多數光敏電