光敏电阻、光电池.ppt

第85页,共98页，2024年2月25日，星期天第86页,共98页，2024年2月25日，星期天第87页,共98页，2024年2月25日，星期天接收光信号的方式1．光信号的有无即被测对象造成投射到光电器件上的光信号截断或通过。如光电开关、光电，报警等。这时的光电器件不考虑线性，但要考虑灵敏度。2．光信号按一定频率交替变化这种光信号的输入是有一定频率的，必须使所选器件的上限截止频率(最好是最佳工作频率)大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。3．光信号的幅度大小当被测对象因对光的反射率、透过率变化或是被测对象本身光辐射的强度变化，此时的光信号幅度大小亦改变。为准确测出幅度大小的变化，必须选用线性好、响应快的器件。如PMT或光电二极管等。4．光信号的色度差异当被测对象本身光辐射的色温存在差异或表面颜色变化时，必须选择合适的光谱特性的光电器件等。第88页,共98页，2024年2月25日，星期天各种光电检测器件的性能比较在动态特性方面，即频率响应与时间响应，以光电信增管和光电二极管(尤其是PIN管与雪崩管)为最好；在光电特性方面(即线性)，以光电倍增管、光电二极管、光电池为最好；在灵敏度方面，以光电倍增管、雪崩光电二极管、光敏电阻和光电三极管为最好；值得指出的是，灵敏度高不见得就是输出电流大，而输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管与光电三极管；外加电压最低的是光电二、三极管，光电池不需加电源；暗电流光电倍增管与光电二极管最小，光电池不加电源时无暗流，加反压后Id也比PMT与光电二极管大；长期工作的稳定性方面，以光电二极管、光电池为最好，其次是PMT与光电三极管；在光谱响应方面，以光电信增管和CdSe光敏电阻为最宽，但PMT响应偏紫外方面，而光敏电阻响应偏红外方面。第89页,共98页，2024年2月25日，星期天光电检测器件的应用选择光电检测器件的应用选择，实际上是应用时的一些注意事项或要点。在很多要求不太严格的应用中，可采用任何一种光电检测器件。不过在某些情况下，选用某种器件会合适些。例如，当需要比较大的光敏面积时，先可选用真空光电管，因其光谱响应范围比较宽，故真空光电管在分光光度计中应用。当被测辐射等级很低(信号微弱)、响应速率较高时，采用光电倍增管最合适。因为其放大倍数可达10’以上，这样高的增益可使其信号超过输出和放大线路内的噪声分量，使得对探测器的限制只剩下光阴极电流中的统计变化。因此在天文、光谱学、激光测距和闪烁计数等方面得到广泛应用。第90页,共98页，2024年2月25日，星期天CdS光敏电阻因成本低而在光亮度控制(如照相自动曝光或路灯日光控制等)中采用；光电池是固体光电器件中具有最大光敏面积的器件，它除作探测器件外，还可作太阳能变换器；硅光电二极管体积小、响应快、可靠性高，而且在可见光与近红外波段内有较高的量子效率，因而在各种工业控制中获得应用。硅雪崩管由于增益高、响应快、噪声小，因而在激光测距与光纤通讯中普遍采用。第91页,共98页，2024年2月25日，星期天光电检测器件的应用选择要点归纳如下(1)光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配。如测量波长是紫外波段，则选PMT或专门的紫外光电半导体器件；如果信号是可见光，则可选PMT、光敏电阻与Si的光电器件；如是红外信号，选光敏电阻，近红外选Si的光电器件或PMT。第92页,共98页，2024年2月25日，星期天(2)光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配。其中首先要注意的是器件的感光面要和照射光匹配好。因光源必须照到器件的有效位置，如发生变化，则光电灵敏度将发生变化。如太阳电池具有大的感光面，一般用于杂散光或者没有达到聚焦状态的光束的接收。又如光敏电阻是一个可变电阻，有光照的部分电阻就降低，必须设计光线照在两电极间的全部电阻体上，以便有效地利用全部感光面。光电二、三极管的感光面只是结附近的一个极小的面积，故一般把透镜作为光的入射窗，要把透镜的焦点与感光的灵敏点对准。光电池的光电流比其它器件因照射光的晃动要小些。一般要使入射通量的变化中心处于检测器件光电特性的线性范围内，以确保获得良好的线性检测。对微弱的光信号，器件必须有合适的灵敏度，以确保一定的信噪比与输出足够强的电信号。第93页,共98页，2024年2月25日，星期天(3)光电检测器件必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真的输出波形和良好的时间响应。这种情况主要是选择响应时间短或上限频率高的器件，但在电路上也要注意匹配好动态参数。第94页,共98页，2024年2月25日，星期天(4)光电检测器件必须和输入电