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第七章光电式传感器
本章主要内容：
光电式传感器是依据光电效应、利用光电器件将光学量转换成电学大于1M
小于1K
102
硫化铅
〜3m(近、中红外)
大于2M
小于1K
104
(3) 光敏电阻的光电特性
光谱特性[max硫化镉硫化铭硫化铅
)
I(uA)
]jmax
，
0
f(Hz)
图7-12硫化镉光敏电阻的伏安特性
图7-13光敏电阻的频率特性
(4) 伏安特性
(5) 频率特性
这里所说的频率不是入射光的频率，而是指入射光强度变化的频率。
4. 光敏二极管、光敏三极管
光敏二极管：处于反向工作状态，在没有光照射时，反向电阻很大，暗电流。当光照射在PN结上时，光子打在PN结附近，形成光电流。
光敏三极管：基极无引出线，集电极相对于发射极为正的电压。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6倍，所以光敏晶体管有放大作用。
二极管和三极管的感光机理一样，材料为硅、错，硅敏感可见光；错敏感红外光。
10001x
/-8001x
2001x
-10-20-30-40-50反向电压/V(a)
8
1020304050集电极一发射极电压/V(b)
(a)光硅敏二极管;
(b)硅光敏三极管
-15硅光敏管的伏安特性
5. 光电池
1) .光电池的结构与工作原理
以硅光电池为例：
结构：硅光电池是在一块N型硅片上，用扩散的方法掺入一些P型杂质(如硼)形成一个大面积的PN结。
原理：当入射光子的能量hv足够大时，P区每吸收一个光子就产生一对光生电子一空穴对，在表面对光子的吸收最多，激发出的电子一空穴对也最多，越向内部越小，因此，光生电子一空穴对的浓度由表面向内部迅速下降，形成由表及里扩散的自然趋势。在PN结内电场的作用下，使扩散到PN结附近的电子一空穴对分离，电子被拉到N型区，空穴则留在P型区，使N区带负电，P区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间，新的平衡状态建立后，PN结两侧就有一个稳定的光电流或光生电动势输出。
2) .光电池的主要特性
短路电流：线形特性，等效成电流源
开路电压：开关特性，等效成电压源
6. 光电耦合器件
即将
结构：光电耦合器件是将发光元件与受光器件组合在同一个密封体内的组合器件，发光元件、受光器件及信号处理电路集成在一块芯片上。
原理：工作时，将信号加到输入端，使发光元件发光，照射到受光器件使之输出光电流，从而实现电一光一电两次转换，通过光实现了输入端和输出端之间的耦合。
特点：
光电耦合器件实现了以光为媒介的传输，因而，保证了输入端和输出端之间的隔离，使输入端和输出端之间的绝缘电阻很高，一般都大于1010。，耐压也很高，具有良好的隔离性。
(1) 具有信号的单向传输和不可逆性。信号只能从发光源单向传