传感器原理课件9-1光电.ppt

硫化镉（CdS）光谱特性接近人的视觉范围，可见光波段范围内灵敏度高，多用于灯光自控和照相机自动光； 硫化铅（PbS）近红外较灵敏，用于火灾探测。 9.4 光电传感器 应用实例 各式各样的光电传感器 9.4.2 应用实例 光电开关 例4：光电开关的应用 下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实例。除记数外，还可进行位置检测(如装配体有没有到位)、质量检查(如瓶盖是否压上，标签是否漏贴等)。 例子：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来 测量位移。 光电鼠标 对射式检测 可以直接使用在 危险环境中 调制传感器原理图 例3：感烟传感器(火灾报警器的一部分) 由红外发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在无烟状态时，光电三极管接收不到红外线； 当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，光电三极管接收到红外线，给出烟雾报警信号。 下图为为自动切断控制的实例。 可以根据被测物的特定标记进行自动控制(如根据特定的标记检测后进行自动切断、封口等)。 光电开关主要用于自 动包装机、自动灌装 机、自动封装机、自 动或半自动装配流水 线等自动化机械装置。 色标检测 红色的LED只能看到 蓝色和绿色。同理， 绿色的LED只能看到 红色和蓝色，蓝色的 LED 只能看到红色和 绿色。可见白色光适 用于许多场合。 用于种子包装袋的 计数测量 光电传感器安装在与卷取车台共同移动的位置上，经电机丝杠或液压缸驱动修正，使所卷之材料相对传感器或探头不偏不倚，使所收之卷整齐。 ??? 光电传感器固定，而且接近于放料车台之位置，经电机丝杠或液压缸驱动修正放料调整棍，使所卷之材料相对传感器或探头不偏不倚的行走。 　　 光电传感器安装在输出面边缘。执行机构控制工作平台沿物料输入平面作平面扭转。 9.2.2 内光电效应 当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。分为光电导效应和光生伏特效应（光伏效应）。 1．光电导效应 在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化。 自由电子所占能带 不存在电子所占能带 价电子所占能带 禁带 导带 价带 Eg 电子能量E h?≧Eg 当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。 基于这种效应的光电器件有光敏电阻。 1 光敏电阻 工作原理是光电导效应，图为光敏电阻的结构图。又称光导管，是纯电阻元件，其阻值随光照增强而减小。 图示符号 A E 电极 半导体 玻璃底板 RL E I RG 如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小： 常见的光敏电阻 2. 光敏电阻的主要参数和基本特性 （1）暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流 光敏电阻在未受到光照时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流为暗电流。 在受到光照时的电阻称为亮电阻，此时的电流称为亮电流。 亮电流与暗电流之差为光电流。 (2) 伏安特性 一定光照下，所加的电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。 在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大。 图9-9 硫化镉的伏安特性 （3）光照特性 用于描述一定电压下，光电流与光照强度之间的关系。 多数是非线性的。不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光电转换器。 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 光通量/lm 光电流/mA 硫化镉的光照特性 （4）光谱特性 硫化镉的峰值在可见光区域，硫化铅的峰值在红外区域。故选用时要把元件和光源结合起来考虑。 光敏电阻的光谱特性 0 500 1000 1500 2000 2500 20 40 60 80 100 硫化镉 硫化铊 硫化铅 入射光波长/nm 相对灵敏度/% （5） 频率特性和响应时间 光敏电阻的光电流不能随着光强改变而立刻变化，即光敏电阻产生的光电流有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数表示，越小，响应越快，但多数都较大；且不同的时间常数对应着不同材料的频率特性。 （6） 光谱温度特性 硫化铅光敏电阻 （受温度影响最大） 1）结光电效应 光照射PN结时，若h?≧Eg，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向N区外侧，空穴偏向P区外侧，使P区带正电，N区带负电，形成光生电动势。 ２．光生伏特效应： 在光作