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第八章 光电式传感器

第八章 光电式传感器. 光电器件. 光电效应 外光电效应 内光电效应 光敏二极管、光敏晶体管 光电池 CCD 光电传感器的应用. 光电效应. 外光电效应 光子,光子能量;光电子 外光电效应是指在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。 内光电效应 在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应 光电导效应:光敏电阻、光敏二极管(晶体管) 光生伏特效应:光电池. 光电效应. 光敏电阻. 无光照时,光敏电阻阻值很大,电路中电流很小;当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值急剧减小,电路中电流迅速增大。. 频率特性 温度特性.

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第八章 光电式传感器

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Presentation Transcript


  1. 第八章 光电式传感器

  2. 光电器件 • 光电效应 • 外光电效应 • 内光电效应 • 光敏二极管、光敏晶体管 • 光电池 • CCD • 光电传感器的应用

  3. 光电效应 • 外光电效应 • 光子,光子能量;光电子 • 外光电效应是指在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。 • 内光电效应 • 在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应 • 光电导效应:光敏电阻、光敏二极管(晶体管) • 光生伏特效应:光电池

  4. 光电效应

  5. 光敏电阻 • 无光照时,光敏电阻阻值很大,电路中电流很小;当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值急剧减小,电路中电流迅速增大。 • 频率特性 • 温度特性 • 基本特性 • 伏安特性 • 光照特性 • 光谱特性

  6. 光敏二极管、光敏晶体管 • 光敏二极管 • 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态 • 暗电流、光电流(光照越强,光电流?) • 光敏三极管 • 基极无引出线,集电极相对于发射极为正电压 • 当光照射在集电结上时, 就会在结附近产生电子-空穴对, 从而形成光电流, 相当于三极管的基极电流。因此集电极电流是光生电流的β倍, 所以光敏晶体管有放大作用。 • 硅:敏感可见光,可用来探测可见光或赤热状态物体  锗:敏感红外光,可用于红外光探测

  7. 光电池 • 一个大面积的PN节,光照下产生的电子-空穴对向两级扩散,形成与光照强度有关的电动势。

  8. 光电耦合器件 • 光电耦合器 • 光电开关

  9. CCD(电荷耦合器件) 金属 氧化物SiO2 沟阻 少数载流子 耗尽层(势阱) P-Si 衬底 • 结构:MOS电容器→光敏元或像素;MOS阵列→CCD器件 • 原理:

  10. 光电传感器的应用 29

  11. 31

  12. 光纤传感器 • 光纤的结构 • 光纤的传光原理

  13. 光纤传感器工作原理 光源 光源 被测对象 被测对象 光纤 光纤 至信号处理系统 至信号处理系统 光纤敏感元件 光敏感元件 光探测器 光探测器 • 利用被测量对光的传输特性施加的影响,完成测量 • 功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成 • 传光型——光纤仅仅起传输光的作用,它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化

  14. 红外传感器——辐射式传感器 • 红外辐射 • 本质是热辐射 • 以波的形式在空间直线传播,真空中以光速传播 • 当物体温度低于1000℃时,向外辐射的不再是可见光,而是红外光 • 红外线在通过大气层时, 有三个波段透过率高, 它们是2~2.6 μm、3~5 μm和8~14 μm

  15. 红外探测器 • 热探测器 • 利用红外辐射的热效应,探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高,进而使某些有关物理参数发生变化,通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。 • 光子探测器 • 利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用,从而改变电子的能量状态,引起各种电学现象。

  16. 红外传感器的应用 • 红外测温仪

  17. 红外传感器的应用 CO2 起滤波作业 N2 • 红外线气体分析仪

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