第2章光电技术基础.ppt

稳压管DW将晶体三极管的基极电压稳定，即UB=UW，流过晶体三极管发射极的电流Ie 为 晶体管恒流偏置电路 在晶体管恒流偏置电路中输出电压Uo为 恒流偏置电路的电压灵敏度SV为 交变光信号ev 2.3.3 恒压电路 利用晶体三极管还可以构成光敏电阻的恒压偏置电路。 恒压偏置电路的输出电压为 设入射照度为ev， 由上式可以看出恒压偏置电路的输出信号电压与光敏电阻的阻值无关。 例2-1 在如图2-13所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，Rb为820Ω，Re为3.3kΩ，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为4 V，光照度为40lx时输出电压为6V，80 lx时为8V。（设光敏电阻在30到100lx之间的?值不变） 试求：（1）输出电压为7伏的照度为多少勒克司？ （2）该电路的电压灵敏度（V/ lx）。 例2-2 在如图2-14所示的恒压偏置电路中，已知DW为2CW12型稳压二极管，其稳定电压值为6V，设Rb=1kΩ，RC=510Ω, 三极管的电流放大倍率不小于80，电源电压Ubb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时恒压偏置电路 的输出电压为10V,照度为450lx时输出电压 为8V,试计算输出电压为9V时的照度（设 光敏电阻在100~500lx间的γ值不变）为 多少lx？ 照度到500lx时的输出电压为多少？ 2.4 光敏电阻的应用实例 2.4.1 照明灯的光电控制电路 如图2-15所示为一种最简单的由光敏电阻作光电敏感器件的照明灯光电自动控制电路。 它由3部分构成 半波整流滤波电路 测光与控制的电路 执行电路 2.4.2 火焰探测报警器 图2-16所示为采用光敏电阻为探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻的暗电阻的阻值为1MΩ，亮电阻的阻值为0.2MΩ(幅照度1mw/cm2下测试)，峰值响应波长为2.2μm，恰为火焰的峰值辐射光谱。 2.4.3 照相机电子快门 图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机电子快门。 电子快门常用于电子程序快门的照相机中，其中测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉(CdS)光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关K和电容C构成的充电电路，时间检出电路(电压比较器)，三极管T构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片（执行单元）等组成。 第2章 光电导器件 利用具有光电导效应制成电导随入射光度量变化器件，称为光电导器件或光敏电阻。 光敏电阻具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽等优点。广泛应用于微弱辐射信号的探测领域 2.1 光敏电阻的原理与结构 2.1.1 光敏电阻的基本原理 图2-1所示为光敏电阻的原理图与光敏电阻的符号，在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏电阻。 当光敏电阻的两端加上适当的偏置电压Ubb（如图2-1所示的电路）后，便有电流Ip流过，用检流计可以检测到该电流。 2.1.2 光敏电阻的基本结构 在第1章讨论光电导效应时我们知道，光敏电阻在微弱辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l 的平方成反比， 根据光敏电阻的设计原则可以设计出如图2-2所示的3种基本结构，图2-2（a）所示光敏面为梳形的结构。 材料 峰值波长 谱宽 性能参数 CdS光敏电阻 0.52um PbS光敏电阻 2um InSb光敏电阻 3~5μm Hg1-xCdxTe 4-8um 2.1.3 典型光敏电阻 * --- 最小可测功率：信噪比为1时的入射信号光功率 噪声等效功率（NEP） 归一化噪声等效功率 器件的信噪比 * 探测度与比探测度 探测度 归一化探测度---比探测度 2.2 光敏电阻的基本特性 2.2.1 光电特性 光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导 。 当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的电导称为光电导。 电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。这个特性称为光敏电阻的光电特性。 光敏电阻在弱辐射 强辐射作用下 光敏电阻的电流Ip与作用到光敏电阻上的光照度E的关系曲线 在恒定电压的作用下，流过光敏电阻的光电流Ip为 式中Sg为光电导灵敏度，E为光敏电阻的照度。显然，当照度很低时，曲线近似为线性，随照度的增高，线性关系变坏，当照度变得很高时，曲线近似为抛物线形 综合弱辐射和强辐射，用指数因子表示光电流与照度的关系，把指数因子叫光电转换因子 光电转