传感器相关的原理及应用.ppt

§6-3 晶体管和集成温度传感器二、集成温度传感器（PTAT电路） 　　集成电路传感器是将热敏晶体管、放大电路、偏置电源、线性电路等制作在同一芯片上，利用发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管对的基极—发射极电压VBE之间的差与温度呈线性关系，从而使得输出信号正比于绝对温度。 　若两个晶体管温度相同，集电极电流比为常数，则有 　　式中 P——两个三极管集电极电流比； 　γ——两个三极管发射极面积之比。 二、集成温度传感器 集成温度传感器分电压型和电流型两种： （1）电流输出型 　电流型集成温度传感器，在一定温度下相当于一个恒流源，因此，它有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有较好的线性特性。常用集成片有AD590。 （2）电压输出型 　　集成电压型温度传感器具有很好的线性特性，是一种精密的温度传感器，有三端和四端两种结构。 第七章　光电式传感器 §7-1 光电效应 §7-2 外光电效应的光电器件 §7-3 内光电效应器件 §7-4 新型光电传感器 §7-5 光电传感器的应用 第七章　光电式传感器 概　述 【能量变换】光电式传感器是一种将光能变化转换为电量变化的传感器 。 第七章　光电式传感器 概　述 【原理】光电效应 【用途】用途很广：烟度测量、转速测量、　　　　光电开关、太阳能利用。 【类型】外光电效应的光电器件（光电管、　　　　　光电倍增管） 　内光电效应的光电器件（光敏电阻、　　　　　光电池、光敏管、CCD） 【特点】灵敏度高；线性度较低；初始电流　　　　不为零。 第七章　光电式传感器 §7-1 光电效应 §7-2 外光电效应的光电器件 §7-3 内光电效应器件 §7-4 新型光电传感器 §7-5 光电传感器的应用 §7-1 光电效应 一、外光电效应（物体内的电子向外发射） 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象。 §7-1 光电效应一、外光电效应 根据爱因斯坦光电效应方程： 式中: ——普朗克常数； ——光的频率； ——电子质量； ——电子逸出速度； ——电子逸出功。 §7-1 光电效应一、外光电效应 由光电效应方程式可知： (1) 光电子产生的条件是： (即:光子能量＞逸出功) 由于ｈ为常数，要满足上述条件，必须是频率γ有足够大，每一种物体都有一个对应的频率阈值，称为红限频率（或波长限）。 §7-1 光电效应一、外光电效应 (2) 当光频γ一定时，产生的光电流大小与入 射的光子数目成比例 即光电流与光强（或光通量）成比例。 (3) 光电子一旦产生，便具有初始动能 。 因此光电管即便没有外加工作电压也会有光电流产生，为使初始光电流为零，必须加负的截止电压。 §7-1 光电效应二、内光电效应 材料内部电子的运动状态发生变化 1、光电导效应 ——在光线作用下，电子吸收光子能量从健合状态（一种平衡状态）过渡到自由状态，从而引起材料电阻率的变化。 　电子能量级示意图 　　产生光电导效应的条件是：光子能量hγ必须大于半导体材料的禁带宽度　　。 二、内光电效应1、光电导效应 二、内光电效应1、光电导效应 即 式中 ——入射光的波长； 　 　　——光的传播速度； 　　　 ——普朗光常数。 由此可得吸收波长的最大极限为： 　 　只有在光波长小于值时，才能产生光电导效应。 二、内光电效应2、光生伏特效应 在光线作用下，半导体物体产生一定方向的电动势。 (1) 结光电效应（势垒效应）:光线照射半导体结 (ｐｎ结)时，所产生的光电动势。 (2) 侧向光电效应: 半导体器件受光照不均匀时，由于载流子浓度不同而产生光电动势。 第七章　光电式传感器 §7-1 光电效应 §7-2 外光电效应的光电器件 §7-3 内光电效应器件 §7-4 新型光电传感器 §7-5 光电传感器的应用 §7-2 外光电效应的光电器件 外光电效应的光电器件:光电管、光电倍增管 一、光电管 　　在一个真空的玻璃泡内装有两个电极，光电阴极和阳极，阴极发射电子，阳极吸收电子。 　　阴极发射电子的条件：入射光的频率γ足够大，即具有适当短的波长。 一、光电管光电管的特性曲线 1、伏安特性 一、光电管光电管的特性曲线 2、光照特性 §6-1 热电偶 一、热电效应 两种不同导体A和B串接成一闭合回路，如果两结合点1和