文档介绍：第七章光电式传感器
光电式传感器的工作原理是:首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后通过光电转换元件变换成电信号。
第一节光源
一、热辐射光源
二、气体放电光源
三、电致发光器件--发光二极管
四、激光器
第二节光电器件
光电器件的作用是将光信号转变为电电信号。其工作的物理基础是光电效应。
内光电效应:光作用,使光电器件的电阻率变化。
器件:光敏电阻。
阻挡层光电效应:光作用,使光电器件产生一定方向的电动势。
器件:光电池,光敏二极管、光敏三极管。
光电器件按探测原理分为:热探测型和光子探测型
一、热探测器:
基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器
(一)测辐射热电偶
(二)测辐射热敏电阻
(三)热释电探测器
二、光子探测器
基于一些物质的光电效应
光子的能量与频率的关系为
(一)光电发射探测器
光电管结构
在一个真空泡内装有两个电极:光电阴极和光电阳极。光电阴极通常是用逸出功小的光敏材料徐敷在玻璃泡内壁上做成,其感光面对准光
的照射孔。当光线照射到光敏材料上,便有电子逸出,这些电子被具有正电位的阳极所吸引,在光电管内形成空间电子流,在外电路就产生电流。
光电倍增管
由于真空光电管的灵敏度较低,因此人们便研制了光电倍增管,其工作原理如下图。
光电池
光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用下实质就是电源, 电路中有了这种器件就不需要外加电源。
光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结, 当光照射到PN结的一个面, 例如p型面时, 若光子能量大于半导体材料的禁带宽度, 那么p型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴, 电子空穴对从表面向内迅速扩散, 在结电场的作用下, 最后建立一个与光照强度有关的电动势。
光电池工作原理图
uA
输出电流
mV
输出电压