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1、光電傳感器本章簡單介紹光電效應、光電元件的結構和工作原理及特性，著重介紹光電傳感器的各種應用。第一節(jié)?????光電效應及光電元件通常把光電效應分為三類：1）在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應，基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。2）在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應，基于內(nèi)光電效應的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管及光敏晶閘管等。3）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應，基于光生伏特效應的光電元件有光電池等。第一類光電元件屬于玻璃真空管元件，第二、三類屬于半導體元件。一、基于外光電效應的光
2、電元件電子逸出金屬表面的速度v可由能量守恒定律確定mv2=hf－W二、基于內(nèi)光電效應的光電元件一）光敏電阻1．工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。2.光敏電阻的特性和參數(shù)（1）??????暗電阻（2）??????光電特性（3）??????響應時間3．關于照度（二）光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管1．光敏二極管結構及工作原理光敏二極管結構與一般二極管不同之處在于：將光敏二極管的PN結設置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光的照射。目前還研制出幾種新型的光敏二極管，它們都具有優(yōu)異的特性。（1）PIN光敏二極管（2）APD光敏二極管（雪崩光敏二極管）2．光敏三極管結構及工作原理光
3、敏三極管有兩個PN結。與普通三極管相似，也有電流增益。（三）光敏晶體管的基本特性1．光譜特性幾種光敏材料的光譜峰值波長材料名稱GaAsPGaAsSiHgCdTeGeGaInAsPAlGaSbGaInAsInSb峰值波長/μm0.60.650.81～21.31.31.41.655.02．伏安特性硅光敏二極管工作在第三象限。流過它的電流與光照度成正比（間隔相當），而基本上與反向偏置電壓Uo無關。光敏三極管在不同照度下的伏安特性與一般三極管在不同基極電流下的輸出特性相似。3.光電特性光敏三極管的光電特性曲線斜率較大，說明其靈敏度較高。4.溫度特性溫度變化對亮電流影響不大，但對暗電流的影響非常
4、大5.響應時間工業(yè)級硅光敏二極管的響應時間為10-5～10-7s左右，光敏三極管的響應時間比相應的二極管約慢一個數(shù)量級三、基于光生伏特效應的光電元件光電池能將入射光能量轉換成電壓和電流屬于光生伏特效應元件。光電池的種類很多，有硅、砷化鎵、硒、氧化銅、鍺、硫化鎘光電池等。其中應用最廣的是硅光電池，這是因為它有一系列優(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。第二節(jié)??光電元件的基本應用電路一、光敏電阻基本應用電路二、光敏二極管應用電路三、光敏三極管應用電路第三節(jié)??光電傳感器的應用依被測物、光源、光電元件三者之間的關系，可以將光電傳感器分為下述四種類型1
5、）?????????????光源本身是被測物，被測物發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)。2）恒光源發(fā)射的光通量穿過被測物，一部分由被測物吸收，剩余部分投射到光電元件上，吸收量決定于被測物的某些參數(shù)。3）恒光源發(fā)出的光通量投射到被測物上，然后從被測物表面反射到光電元件上，光電元件的輸出反映了被測物的某些參數(shù)。4）恒光源發(fā)出的光通量在到達光電元件的途中遇到被測物，照射到光電元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光電元件的輸出反映了被測物的尺寸。一、光源本身是被測物的應用實例1.紅外線輻射溫度2.熱釋電傳感器在人體檢測、報警中的應用（1）熱釋電效應（2）對信號處理電路的
6、要求二、被測物吸收光通量的應用實例1.光電式濁度計2.煙霧報警器物質在燃燒過程中一般有下列現(xiàn)象發(fā)生：（1）產(chǎn)生熱量，使環(huán)境溫度升高（2）產(chǎn)生可燃性氣體（3）產(chǎn)生煙霧（4）產(chǎn)生火焰第四節(jié)??光電開關及光電斷續(xù)器一、?光電開關的結構和分類光電開關可分為兩類：遮斷型和反射型反射型分為兩種情況：反射鏡反射型及被測物漫反射型（簡稱散射型）二、光電斷續(xù)器光電斷續(xù)器的工作原理與光電開關相同，但其光電發(fā)射、接收器做在體積很小的同一塑料殼體中
