光电效应和光电器件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * 4.1 光电效应和光电器件 4.1.1 光电管 4.1.2 光敏电阻 4.1.3 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.4 光电池 4.1.5 光电式传感器的应用 阻挡层光电效应（光生伏特效应） 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动 势的现象。如光电池、光敏晶体管等 光电池 有光线作用下实质上就是电源，电路中有了这种器件就不再需要外加电源。 1. 工作原理 2．基本特性 1. 工作原理 直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的pn结。当光照射到pn结上时，便在pn结的两端产生电动势(p区为正，n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。 2.稳定性 当光电池密封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电池的性能是相当稳定的 硅光电池的性能比硒光电池更稳定 影响性能和寿命因素： 光电池的材料及制造工艺 使用环境条件 4.1 光电效应和光电器件 4.1.1 光电管 4.1.2 光敏电阻 4.1.3 光敏二极管和光敏晶体管 4.14 光电池 4.1.5 光电式传感器的应用 4.1.6 光电式传感器的应用 模拟式传感器 脉冲式传感器 1. 模拟式光电传感器 基于光电器件的光电流随光通量而发生变化，是光通量的函数 。 对于光通量的任意一个选定值，对应的光电流就有一个确定的值，而光通量又随被测非电量的变化而变化，这样光电流就成为被测非电量的函数。（光电比色高温计） 2. 脉冲式光电传感器 光电器件的输出仅有两个稳定状态，也就是“通”与“断”的开关状态。 光电器件受光照时，有电信号输出，光电器件不受光照时，无电信号输出。属于这一类的大多是作继电器和脉冲发生器应用的光电传感器，如测量线位移、线速度、角位移、角速度(转速)的光电脉冲传感器等等。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 光电式传感器 工作原理：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。 辐射源 光学通路 光电元件 光电式传感器方框图 光电效应 ？ 物理学中认为光是由分离的能团——光子组成 波 粒子 能量： 所谓光电效应是物体吸收能量为E的光后所产生电效应 根据爱因斯坦的假设，一个光子的能量只能给一个电子，因此，要使一个电子从物质的表面逸出，光子的能量E必须大于该物质表面的逸出功A0，即 4.1 光电效应和光电器件 4.1.1 光电管 4.1.2 光敏电阻 4.1.3 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.4 光电池 4.1.5 光电式传感器的应用 4.1.1 外光电效应（光电发射型） 在光线作用下使电子逸出物体表面的现象。 如光电管、光电倍增管 光电管 当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子， 电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。 真空光电管的伏安特性 充气光电管的伏安特性 充气光电管: 构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高. 所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体 其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差 4.1 光电效应和光电器件 4.1.1 光电管 4.1.2 光敏电阻 4.1.3 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.4 光电池 4.1.5 光电式传感器的应用 内光电效应（光电导型） 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象。 （1）光电导效应 （光敏电阻） （2）光生伏特效应 （光电池） 1. 光敏电阻的工作原理及结构 当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加 光敏电阻的结构 1.玻璃 2.光电导层 3.电极 4.绝缘衬底 5.金属壳 6.黑色绝缘玻璃 7.引线 光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响，因此要将光电导体严密封装 在带有玻璃的壳体中。 半导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层。光敏电阻的电极一般采用梳状，可提高光敏电阻的灵敏度。 2．光敏电阻的基本特性 （1）伏安特性 （2）光照特性 （3）光谱特性 （4）响应时间和频率特性 （5）温度特性 （1）伏安特性 在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系 在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。 （2）光照特性 光敏电阻的光电