文档介绍：第第8 8章章光电效应及普通光电器件光电效应及普通光电器件传感器原理与应用传感器原理与应用传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器主要内容: 光电效应光电效应 光电器件光电器件光敏电阻光敏电阻、、光电晶体管光电晶体管、、光电池光电池、、色敏色敏、、其他光电器件其他光电器件 光栅传感器光栅传感器传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器概述??光敏器件种类很多,在自动检测及控制系统、计算机光敏器件种类很多,在自动检测及控制系统、计算机系统中应用非常广泛。系统中应用非常广泛。??普通的光电器件包括: 普通的光电器件包括: 光电管、光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电管、光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光电倍增管、光电耦合器等。光电池、光电倍增管、光电耦合器等。光信号光电传感器电信号??光电传感器是光电传感器是将被测量将被测量的变化通过的变化通过光信号光信号变化转换成变化转换成电信号。电信号。具有这种功能的材料称为光敏材料,做成的具有这种功能的材料称为光敏材料,做成的器件称光敏器件。光电传感器是器件称光敏器件。光电传感器是物性型传感器。物性型传感器。被被测测量量传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器概述料位自动控制料位自动控制光电开关传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器概述光栅光电开关光敏电阻光电鼠标光敏管 8. 1 光电效应传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器?光敏器件主要利用各种光电效应?光电效应可分为: ?外光电效应光电导效应?内光电效应光生伏特效应传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器 外光电效应?在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应。 E h ?? h?——普朗克常数( ) ——光的频率( Hz ) 每个光子具有能量 1/ ? ??波长短,频率高,能量大。式中: ?入射光的频谱成分不变时,产生的光电子与光强成正比。传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器?光照射物体时电子吸收入射光子的能量, 当物体吸入的能量超出物体逸出功 A 时, 电子就会逸出物体表面,产生光电子发射。?超出的能量就表现在电子逸出的动能上。?能否产生光电效应,取决于光子的能量是否大于物体表面的电子逸出功。 2012 E h mv A ?? ? ??每个光子具有的能量可由能量守恒定律表示为 2012 mv 为一个电子逸出的动能(能量); m 为电子质量, ν 0电子逸出物体表面时的速度; A 为电子的逸出功。(爱因斯坦光电效应方程) 外光电效应光电子光照射 e 传感与检测技术传感与检测技术?入射光强改变物质导电率的物理现象称光电导效应。?这种效应几乎所有高电阻率半导体都有,在入射光作用下电子吸收光子能量,电子从价带激发到导带过度到自由状态,同时价带也因此形成自由空穴,使导带电子和价带空穴浓度增大引起电阻率减小。 内光电效应第第8 8章章光电式传感器光电式传感器?为使电子从价带激发到导带, 入射光子的能量应大于禁带宽度的能量 E 0>E g?基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。 1)光电导效应传感与检测技术传感与检测技术第第8 8章章光电式传感器光电式传感器?为什么 PN 结会因光照产生光生伏特效应呢? PN --- +++- + 光源下面分两种情况讨论: ??不加偏压时的不加偏压时的 PN PN 结结??处于反偏时的处于反偏时的 PN PN 结结 2)光生伏特效应?光生伏特效应是半导体材料吸收光能后,在 PN 结上产生电动势的效应。