光電傳感器修改ppt課件(留存版)

　　

【正文】 6之間，可見光敏電阻的靈敏度很高。由于不同材料的光敏 20 40 60 80 100 I / % f / Hz 0 10 102 103 104 電阻 時延特性不同，所以它們的頻率特性也不同，如圖。C 二、光電池 光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件 。 若將外電路斷開 ， 就可測出光生電動勢 。反向電流也叫做 暗電流 ．當光照射時，光敏二極管的工作原理與光電池的工作原理很相似。故在可見光或探測赤熱狀態物體時 ， 一般選用硅管；但對紅外線進行探測時 ,則采用鍺管較合適 。 對于鍺管 ， 入射光的調制頻率要求在 5kHz以下 。 它的核心是 電荷轉移器件 CTD(Charge Transfer Device),最常用的是電荷耦合器件 CCD(Charge Coupled Device)。 隨著控制脈沖的分配 ， 少數載流子便從 CCD的一端轉移到最終端 。這種結構易于引起圖像模糊。 三、光電耦合器 光電耦合器是由一發光元件和一光電傳感器同時封裝在一個外殼內組合而成的轉換元件 。當轉軸轉動時，反光與不反光交替出現，光電敏感器件間斷地接收光的反射信號，轉換為電脈沖信號。當光電池受光照射時 ， 產生較高的電動勢 ， 只要光強大于某一設定的閾值 ， 系統就改變工作狀態 ， 達到開關目的 。 當入射光通量相同時 ， 執行機構按預定的方式工作或進行跟蹤 。 如果煙道濁度增加 ，光源發出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加 ， 到達光檢測器的光減少 ， 因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化 。接著這一行電荷信號在讀出移位寄存器中向右移位到輸出器件，形成視頻信號輸出。 轉移柵 光積分單元 不透光的電荷轉移結構 光積分區 輸出 轉移柵 (a) (b) 線型 CCD圖像傳感器 輸出 3．面型 CCD圖像傳感器 面型 CCD圖像傳感器由感光區 、 信號存儲區和輸出轉移部分組成 。 CCD電荷的注入通常有光注入 、電注入和熱注入等方式 。 圖 (a)是在待測轉速軸上固定一帶孔的轉速調置盤，在調置盤一邊由白熾燈產生恒定光，透過盤上小孔到達光敏二極管組成的光電轉換器上，轉換成相應的電脈沖信號，經過放大整形電路輸出整齊的脈沖信號，轉速由該脈沖頻率決定。從特性曲線可以看出，溫度變化對光電流的影響很小，而對暗電流的影響很大．所以電子線路中應該對暗電流進行溫度補償，否則將會導致輸出誤差。 （ 1）光譜特性 相對靈敏度/% 硅 鍺 入射光 λ/197。 鍺光敏二極管有 A， B， C， D四類；硅光敏二極管有 2CU1A～ D系列 、 2DU1～ 4系列 。 光電池的示意圖 硅光電池的結構如圖所示 。 例如 ， 可利用制冷器使光敏電阻的溫度降低 。 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 50 100 150 200 1 2 U/V 0 20 40 象 。 此時流過的電流 。 2玻璃窗口 。 基于該效應的光電器件有光電池和光敏二極管 、三極管 。外光電效應多發生于金屬和金屬氧化物，從光開始照射至金屬釋放電子所需時間不超過 109s。 當價帶中一個電子被激發到導帶中，在價帶中就留下了一個電子的空位。 第一節 半導體的光電效應 一 、 半導體的光吸收 當光照射到半導體材料上時 ， 價帶中的電子受到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊 ， 并使其由價帶越過禁帶躍入導帶 ， 如圖 ， 使材料中導帶內的電子和價帶內的空穴濃度增加 ， 從而使電導率變大 。對于絕緣體材料，由于禁帶寬度 Eg很大，價帶中的電子很難遷到導帶中去，因而它表現出良好的絕緣性能。 基于外光電效應的光電器件有光電管 、 光電倍增管等 。 導帶 價帶 禁帶 自由電子所占能帶 不存在電子所占能帶 價電子所占能帶 Eg 材料的光導性能決定于禁帶寬度，對于一種光電導材料，總存在一個照射光波長限 λ0，只有波長小于 λ0的光照射在光電導體上，才能產生電子能級間的躍進，從而使光電導體的電導率增加。 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 A 金屬封裝的硫化鎘光敏電阻結構圖 光導電材料 絕緣襯低 引線 電極 引線 光電導體 限 ， 因此光電導體一般都做成薄層 。 RG RL E I 2. 光敏電阻的主要參數和基本特性 （ 1）暗電阻、亮電阻、光電流 暗電流： 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 。 20 40 60 80 100 40 80 120 160 200 240 λ/μm 3 1 2 相對靈敏度 1—— 硫化鎘 2—— 硒化鎘 3—— 硫化鉛 （ 4） 伏安特性 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 。 隨著溫度的升高 ， 其暗電阻和靈敏度下降 ， 光譜特性曲線的峰值向波長短的方向移動 。 ?砷化鎵光電池轉換效率比硅光電池稍高 ， 光譜響應特性則與太陽光譜最吻合 。 2CU系列以 NSi為襯底， 2DU系列以 PSi為襯底。 當入射光的波長增加時 ， 相對靈敏度要下降 。 暗電流 /mA 光電流 /mA 10 20 30 40 50 60 70 T /186。 透射式光電轉速表。 也有二相 、 三相等控制方式之分 。 這個過程重復地進行就得到相繼的行輸出 ,從而讀出電荷圖形 。即一列感光單元，一列不透光的存儲單元交替排列。 一、煙塵濁度監測儀 防止工業煙塵污染是環保的重要任務之一 。 調節控制器 逆變器 交流負載 太陽 電池 方陣 直流負載 太陽能電池電源系統 阻塞二極管 2．光電池在光電檢測和自動控制方面的應用 光電池作為光電探測使用時 ， 其基本原理與光敏二極管相同 ， 但它們的基本結構和制造工藝不完全相同 。 +12V 5G23 (d) 光電池放大電路 C3 12V W R1 R2 R3 R4 R5 C1 C2 1 8 7 6 5 4 3 2 圖 (d)為光電池放大電路 。 太陽能電池已在宇宙開發 、 航空 、 通信設施 、 太陽電池地面發電站 、日常生活和交通事業中得到廣泛應用 。 管心先裝于管腳上 ， 中間再用透明樹脂固定 ， 具有集光作用， 故此種結構靈敏度較高 。 在垂直回掃結束后 ， 感光區回復到積光狀態 。 在每一個光敏元件上都有一個梳狀公共電極 ,由一個 P型溝阻使其在電氣上隔開 。 CCD的最小單元是在 P型（ 或 N型 ） 硅襯底上生長一層厚度約為 120nm的SiO2， 再在 SiO2層上依次沉積鋁電極而構成MOS的電容式轉移器 。 光電式邊緣位置傳感器由白熾燈光源、光學系統和光電器件組成，其結構如圖 l0． 30所示。 因此 ， 只要將入射光照在發射極 e與基極 b之間的 PN結附近 ， 所產生的光電流看作基極電流 ， 就可將光敏三極管看作一般的晶體管 。光敏二極管的光照特