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第七章 光电式传感器;二、光的能量 光是以光速运动的粒子流,不同的光具有不同的能量;第七章 光电式传感器;;初始动能Ek与光的频率有关的解释 光电子逸出时所具有的初始动能Ek与光的频率有关的解释 根据爱因斯坦的假设，一个光子的能量只给一个电子，因此，如果要使一个电子从物质表面逸出，光子具有的能量必须大于该物质表面的逸出功A0，这时逸出表面的电子就具有动能Ek： 式中 m—电子质量（9.1×10-31kg）； v0—电子逸出时的初速度； h—普朗克常数，h=0.626×10-34(J.s)； ????????? γ—光的频率。 由上式可见，光电子逸出时所具有的初始动能Ek与光的频率有关，频率高则动能大。;⑵ 内光电效应：受光照物体(通常为半导体材料)电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应（无电子逸出，只在物体内部运动影响其本身的电特性）。 内光电效应又分为： 光电导效应：在光照的作用下，物体的电导率发生变化， 例如：光敏电阻； 光伏效应：在光照的作用下，物体在某一方向上产生电动势的现象，例如：光敏晶体管、光电池。 光电式传感器： 利用光电元件将光信号转变成电信号的一种装置，其工作基础是光电效应。 ;第七章 光电式传感器;;技术参数 ⑴ 光敏电阻无极性 ⑵ 暗电流、暗电阻 暗电阻：无光照时的电阻，≥几兆欧 暗电流：与暗电阻对应的电流。 ⑶ 亮电流、亮电阻 亮电阻：有光照时的电阻，≤几千欧 亮电流：与亮电阻对应的电流。 ⑷ 光电流＝亮电流－暗电流 ⑸ 灵敏度：亮电阻与暗电阻之差越大，光电流越大，灵敏度越大。;;二、基本特性;2．伏安特性：光电流与外加电压之间的关系。 ;3．光谱特性：表示光的波长与光电流的关系。;4．频率特性：表示光电流与光照强度变化频率之间的关系;7－2　光电二极管和光电三极管;1．PN结型光电二极管;2．PIN结型光电二极管：用于激光、光通信等高速场合。;3．APD型光电二极管：具有电流增益作用 ;4．应用电路举例;二、光电三极管（光敏三极管） ;光敏三极管外形 ;2．应用电路举例 ;三、光电二极管与光电三极管的基本特性 ;2．伏安特性：光电流与外加偏置电压的关系 ;2．光谱特性：光电流与照射光波长的关系 ;4．频率特性： 光电流与光照强度变化频率之间的关系。 ;8.2.3 半导体光电器件的应用选择;7－3　光电池 ; 把光电池的半导体材料的名称冠于光电池(或太阳能电池)之前。如，硒光电池、硅光电池等。目前,应用最广、最有发展前途的是硅光电池，有2DR系列和2CR系列两种 。 硅光电池价格便宜，转换效率高，寿命长，适于接受红外光。 硒光电池光电转换效率低(0.02％)、寿命短，适于接收可见光(响应峰值波长0.56μm)，最适宜制造照度计。 砷化镓光电池转换效率比硅光电池稍高，光谱响应特性则与太阳光谱最吻合,工作温度最高，更耐受宇宙射线的辐射。因此，它在宇宙飞船、卫星、太空探测器等电源方面的应用是有发展前途的。;光电池外形;能提供较大电流的大面积光电池外形;光电池在动力方面的应用;二、光电池的基本特性 ;2．光谱特性：光电流与波长之间的关系 ;3．频率特性：光电流与光照强度变化频率之间的关系 ;4．温度特性： ;7－4　光电传感器的应用 ;这一类光电传感器有如下几种工作方式：;3) 遮光式——位移;3.7 半导体敏感元件传感器 ;2．开关量光电检测系统 (1) 光电耦和器 (2) 光电开关 ;2．光电耦合器;⑶ 交流输入型;特点： ⑴ 光电耦合器实现了光耦合，在输入与输出端之间绝缘电阻很高（＞1010Ω），具有优良的隔离性； ⑵ 具有单向传输性：电→光→电； ⑶ 可以实现脉冲转换与直流电平转换，作为不同逻辑电路的接口； ⑷ 响应快，寿命长。;3．光电开关;三、应用举例; 烟雾报警器外形;无线烟雾报警器内部结构 ;被测物体反射光通量的应用实例 ;无线火灾烟雾传感器;; 光电式转速表 ;水泵转速测量;3.7 半导体敏感元件传感器 ; 利用光线的折射及反射原理，光线在两种不同介质的分界面将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面，这两种分界面使光电开关内部光接收晶体所接收的的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态。 ;3.7 半导体敏感元件传感器 ;6．条形码扫描笔 扫描笔的前方为光电读入头，由一个发光二极管和一个光敏三极管组成，当扫描头在条形码上移动时，遇到黑线，发光二极管的光被黑线吸收，光敏三极管受不到光，呈高阻状态，当遇到白线时，处于导通状态。