光电检测技术（乌兰图雅）03 光生伏特器件2014.pptVIP

当PSD一端设定为坐标原点： 电流－电压放大电路 求和－减法放大电路 实际电路 求和放大电路 （1）它对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关，这给测量带来很多方便； （2）光敏面上无须分割，消除了盲区可连续测量光斑位置，位置分辨率高； （3）可同时检测位置和光强。 光学位置和角度的探测、光学遥测系统、位移和振动测量、激光对中和准直、距离测试、人类运动姿态分析。 1、光电变化的线性 光电二极管线性最好，其次依次为光电池、光电三极管、复合光电三极管等；光敏电阻为最差。 2、动态范围 线性动态范围：反偏的光电二极管最好，光电池、光电三极管、复合光电三极管较好；光敏电阻为最差。 非线性动态范围：光敏电阻为最好。 3、灵敏度 光敏电阻灵敏度最好，其次依次为雪崩光电二极管、复合光电三极管、光电三极管；光电二极管为最差。 4、时间响应 APD、PIN最快，其次依次为光电二极管、光电三极管、复合光电三极管、光电池；光敏电阻为最差。 5、供电电源 外加偏置电压最低的是光电二极管、光电三极管，光电池不需外加偏置；光敏电阻没有极性。 在暗电流方面，光电二极管最小，光电池不加偏置时无暗电流，加反向偏置后暗电流也比光电二极管大； 6、暗电流 主动红外报警电路如图所示，分析它的工作原理 ？ 为获得最大的光能利用效率，设计太阳能电池板自动跟踪太阳的光电检测系统。 * * ⑶温度特性 硅光电二极管和硅光电三极管的暗电流和光电流均随温度而变化，由于硅光电三极管具有电流放大作用，所以硅光电三极管的暗电流和亮电流受温度的影响要比硅光电二极管大得多。 ⑷光谱响应 光电二极管和光电三极管具有相同的光谱响应。 它的响应范围为0.4~1.1μm，峰值波长为0.85μm。 已知某光电三极管的伏安特性曲线如图所示。当入射光通量为正弦调制量ΦV=55 +40sinωt （lm）时，要得到5V（有效值）的输出电压，试设计该光电三极管的变换电路，并画出输入输出的波形图，分析输入与输出信号间的相位关系。 A 计算入射光通量的最大和最小值 在伏安特性曲线上画出入射光通量为15lm、 55lm、 95lm的曲线 输出电压的有效值为5V，则输出电压峰峰值为 在95lm的特性曲线上找到转折点A，A的转折电压大约为3V 3V 负载线与横轴的交点为D，它对应电压就是电源电压 A D B Q 画负载线，负载线要通过A点的同时，与15lm的特性曲线相交于电压为3＋14＝17V的B点。 C 负载线与纵轴的交点为C，它对应电流为 所以负载为 最后画出输入光信号与输出电压的波形图，从图中可以看出输出信号与输入信号为反向关系。 A D B Q C (a)光电二极管－三极管 (b)光电三极管－三极管 ①电流放大型 - + ②电压放大型 - + ⑴电阻测量法(指针式万用表1kΩ挡)。 黑表笔接c极，红表笔接e极，无光照时指针微动(接近∞)，随着光照的增强电阻变小，光线较强时其阻值可降到几kΩ～1kΩ以下。再将黑表笔接e极，红表笔接c极，有无光照指针均为∞(或微动)，这管子就是好的。 ⑵测电流法。 工作电压5V，电流表串接在电路中，c极接正，e极接负。无光照时小于0.3μA；光照增加时电流增加，可达2～5mA。 若用数字式万用表20kΩ挡测试，红表笔接c极，黑表笔接e极，完全黑暗时显示1，光线增强时阻值随之降低，最小可达1kΩ左右。 3.2.5 色敏光生伏特器件 双结光电二极管的光谱响应 短路电流比与入射波长的关系 色敏传感器是光敏传感器的一种。光敏器件一般检测的都是在一定波长范围内光的强度，而半导体色敏传感器则可用来直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。 对于用半导体硅制造的光电二极管, 在受光照射时, 若入射光子的能量hυ大于硅的禁带宽度Eg, 则光子就激发价带中的电子跃迁到导带而产生一对电子-空穴。 光在半导体中传播时的衰减是由于价带电子吸收光子而从价带跃迁到导带的结果, 这种吸收光子的过程称为本征吸收。 不同材料对不同波长的光吸收程度不一样。对硅而言，波长短的光子衰减快, 穿透深度较浅, 而波长长的光子则能进入硅的较深区域。 浅的P-N结有较好的蓝紫光灵敏度, 深的P-N结则有利于红外灵敏度的提高, 半导体色敏器件正是利用了这一特性。 3.2.6 光生伏特器件组合件 定义：在一块硅片上制造出按一定方式排列的具有相同光电特性的光生伏特器件阵列。 特点： 光敏点密集，结构紧凑，光电特性一致性好，调节方便等特点。 应用：广泛应用于光电跟踪、光电准直、图像识别、光电编码等方面。 分类：