光电传感器(详细).ppt

二、光电池 光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件，又称为太阳能电池。它是基于光生伏特效应制成的，是发电式有源元件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势，有光线作用时就是电源。 应用:用于宇航电源、检测和自动控制等。 种类：硒光电池、锗光电池、硅光电池、砷化镓、氧化铜等等。 硅光电池价格便宜，转换效率高，寿命长，适于接收红外光。 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,且工作温度最高，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。 太阳能手机充电器 太阳能供 LED电警示 太阳能电池 三、光敏二极管 1. 光敏二极管 光电二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。它和光电池相比，重要的不同点是结面积小，因此频率特性好。光生电势与光电池相同，但输出电流比光电池小，一般为几μA到几十μA。 按材料：硅、砷化镓、锑化锢光电二极管等多种。 按结构：同质结与异质结之分。最典型的是同质结硅光电二极管。 国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型：2CU和2DU两种系列。2CU系列的光电二极管只有两条引线，而2DU系列光电二极管有三条引线。 1. 光敏二极管 锗光敏二极管有A，B，C，D四类；硅光敏二极管有2CU1A～D系列、2DU1～4系列。 光敏二极管结构与一般二极管都有一个P—N结，并且都是单向导电的非线性元件。为了提高转换效率大面积受光，PN结面积比一般二极管大，它装在透明玻璃外壳中，其PN结装在管顶，可直接收到光照射。 P N 光 光敏二极管符号 RL 光 P N 光敏二极管接线 在无光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，称为暗电流。此时光敏二极管处于载止状态，只有少数载流子在反向偏压作用下，渡越阻挡层形成微小的反向电流即暗电流。 当有光照射时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子-空穴对，从而使P区和N区的少数载流子浓度大大增加，因此在外加反向偏压和内电场的作用下，P区的少数载流子渡越阻挡层进入N区， N区的少数载流子渡越阻挡层进入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，形成光电流。 光敏二极管的光电流 I 与照度之间呈线性关系，所以适合检测等方面的应用。 红外发射、接收对管外形 红外发射管 红外接收管 光敏二极管的反向偏置接线及光电特性演示 在没有光照时，由于二极管反向偏置，反向电流（暗电流）很小。 当光照增加时，光电流IΦ与光照度成正比关系。 光敏二极管的反向偏置接法 UO + — 光照 光固态图象传感器 由光敏元件阵列和电荷转移器件集合而成。它的核心是电荷转移器件CTD(Charge Transfer Device),最常用的是电荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device)。CCD自1970年问世以后，由于它的低噪声等特点，CCD图象传感器广泛的被应用在微光电视摄像、信息存储和信息处理等方面。 第四节 其它光传感器 光电耦合器 由一发光元件和一光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。 电-光-电转换器件 指纹锁 门禁 光 电 鼠 标 第五节 光传感器的应用举例 料位自动控制 光电开关 光电开关结构与外形 光电池应用 光电池主要有两大类型的应用： 作光伏器件使用 利用光伏作用直接将大阳能转换成电能，即太阳能电池。这是全世界范围内人们所追求、探索新能源的一个重要研究课题。太阳能电池已在宇宙开发、航空、通信设施、太阳电池地面发电站、日常生活和交通事业中得到广泛应用。目前太阳电池发电成本尚不能与常规能源竞争，但是随着太阳电池技术不断发展，成本会逐渐下降，太阳电池定将获得更广泛的应用。 作光电转换器件应用 需要光电池具有灵敏度高、响应时间短等特性，但不必需要像太阳电池那样的光电转换效率。这一类光电池需要特殊的制造工艺，主要用于光电检测和自动控制系统中。 ???? 第一节? 概述 第二节?? 外光电效应器件 第三节?? 内光电效应器件 第四节?? 其他光传感器 第五节?? 光传感器的应用举例 光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，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。 一、光谱 光波：波长为10—106nm的电磁波 可见光：波长380—780nm 紫外线：波长10—380nm， 波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线