光电传感器论文86094..pdf

精品文档 光电传感器 关键字 ：光电效应 光电元件 光电特性 传感器分类 传感器应用 摘要 ：在科学技术高速发展的现代社会中， 人类已经入瞬息万变的信息时代， 人 们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来 实现制动控制， 自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。 由于微电子技术， 光电半导体技术， 光导纤维技术以及光栅技术的发展， 使得光 电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精 度、可测参数多、反应快以及结构简单 , 形式灵活多样等优点，在自动检测技术 中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 正文： 一、理论基础——光电效应 光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。 光照在照在光电材料上， 材料表面的电子吸收的能量， 若电子吸收的能量足 够大是， 电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间， 从而改变光电子材料的 导电性，这种现象成为外光电效应 根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为 hv(v 为光波频率， h 为普朗克常数， h＝6.63*10-34 J/HZ) ，由此可见不同频率 的光子具有不同的能量， 光波频率越高， 光子能量越大。 假设光子的全部能量交 给光子， 电子能量将会增加， 增加的能量一部分用于克服正离子的束缚， 另一部 分转换成电子能量。根据能量守恒定律： 1 2 m h - A 2 式中， m为电子质量 ,v 为电子逸出的初速度 ,A 微电子所做的功。 由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是 hA。由于不同材料具 有不同的逸出功， 因此对每一种阴极材料， 入射光都有一个确定的频率限， 当入 射光的频率低于此频率限时， 不论光强多大， 都不会产生光电子发射， 此频率限 hc 称为“红限”。相应的波长为 K A 式中， c 为光速， A 为逸出功。 当受到光照射时，吸收电子能量，其电阻率降低的导电现象称为光导效应。 它属于内光电效应。 当光照在半导体上是， 若电子的能量大与半导体禁带的能级 宽度，则电子从价带跃迁到导带， 形成电子， 同时，价带留下相应的空穴。 电子、 空穴仍留在半导体内，并参与导电在外电场作用下形成的电流。 除金属外， 多数绝缘体和半导体都有光电效应， 半导体尤为显著， 根据光导 效应制造的光电元件有固有入射光频率， 当光照在光电阻上， 其导电性增强， 电 阻值下降。光强度愈强，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢复到原阻值。 半导体受光照射产生电动势的现象称为光生伏特效应， 据此效应制造的光电 器件有光电池，光电二极管，管控晶闸管和光耦合器等。 二、光电元件及特性 精品文档 精品文档 根据外光电元件制造的光电元件有光电子，充气光电管和光电倍曾管。 1. 光电管 光电管的种类繁多， 典型的产品有真空光电管和充气光电管， 光 它的外形和结构如图 1 所示，半圆筒形金属片制成的阴极 K 和位于阴极轴心的金 属丝制成的阳极 A 封装在抽成真空