光敏传感器(光敏传感器).ppt

第三章 光敏传感器及应用技术;第三章 光敏传感器及应用技术;第三章 光敏传感器及应用技术;问题思考： 1、光敏传感器的作用是什么？ 2、常用的光敏传感器有哪些种？各自的原理是什么? 3、何为光电效应？可见光的波长范围是多少? 4、光敏电阻的阻值由什么因素决定？ 5、光敏二极管工作在什么状态？ 6、光电池的的原理是什么？ 7、光电开关在日常生活和工业生产中有哪些应用？ 8、举出20种以上光敏传感器的应用场景。;第三章 光敏传感器及应用技术 ;一、光敏传感器基础知识 1.光谱 可见光的光谱范围：380~780nm 对应光色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 ;一、光敏传感器基础知识 2.光度单位 光通量：单位时间内产生光感的能量之和 发光强度：光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量 发光效率：发射光通量与消耗电功率比值 照度：单位被照面积上接收到的光通量 亮度：视角方向上单位面积的发光强度;二、光敏器件与光电效应 1.光敏器件 把光信号转换为电信号的一种元器件。 常用的光敏器件有：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、热释电红外热敏器件等。 光敏器件的工作基础是光电效应。 2.光电效应 光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的物理现象。 3.光电效应的分类 ;二、光敏器件与光电效应 1）外光电效应 在光线作用下使电子逸出物质表面的现象。其中 向外发射的电子称为光电子，能够承受光电效应 的物质称为光电材料。 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管（将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。 ）等 器件图 ;二、光电效应与光敏器件 2）内光电效应 在光线作用下所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电阻率发生变化产生光电流或光生伏特的现象，称为内光电效应。 内光电效应又可分为： 光电导效应 光生伏特效应 红外热释电效应 ;二、光敏器件与光电效应 （1）光电导效应 当入射光子射入到半导体时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其电导率增??。 基于这种效应的器件有光敏电阻。 （2）光生伏特效应 在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池和光敏二/三极管。 （3）热释电效应 一些晶体受到红外线热辐射转化为热量时，两端会产生数量相等、极性相反的电荷，这种由热变化产生的电极化现象称为热释电效应。 能够承受热电效应的晶体称为热释电元件. ;一、光敏电阻 1.基本概况与参数 光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。 暗电阻：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。 亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。 光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。 ;一、光敏电阻 1.基本概况与参数 无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。 ;一、光敏电阻 2.光敏电阻特点 光谱响应范围宽（特别是对红光和红外辐射）； 偏置电压低，工作电流大； 动态范围宽，既可测强光，也可测弱光； 光电导增益大，灵敏度高； 无极性，使用方便； 在强光照射下，光电线性度较差 光电响应时间较长，频率特性较差。 ;一、光敏电阻 3.光敏电阻基本特性 伏安特性 光照特性 光谱特性 响应时间和频率特性 温度特性 ;一、光敏电阻 ① 伏安特性 在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系 在给定的偏压情况下，光照度 越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越 大，光电流越大，没有饱和现象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的， 耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。 ;一、光敏电阻 ② 光照特性 光敏电阻的光电流与光强之间的关系 ;一、光敏电阻 ③光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的 ;一、光敏电阻 ④ 响应时间和频率特性 光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。 通常用响应时间t表示。 ;一、光敏电阻 ⑤ 温度特性 随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。