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第八章光电式传感器哈尔滨工业大学第八章光电式传感器?原理首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电器件变换成电信号。输出辐射源被测量光学通路光电器件被测量?特性频谱宽、非接触测量、体积小、重量轻等

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学§8-1光源光源是光电式传感器的一个组成部分，大多数光电传感器都离不开光源。?热辐射光源?气体放电光源?电致发光器件?激光器

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学一、热辐射光源?原理：热物体都会向空间发出一定的光辐射?特点：物体温度越高，辐射能量越大?代表：白炽灯、卤钨灯

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学二、气体放电光源?原理：电流通过气体会产生发光现象?特点：改变气体成分、压力、电流、阴极材料和放电电流的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体?代表：日光灯

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第八章光电式传感器哈尔滨工业大学三、电致发光器件?原理：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光?特点：体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快?代表：发光二极管

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学四、激光器?定义：能够产生光受激辐射放大现象的器件?特点：单色性好、方向性好、亮度高?分类：固体激光器、气体激光器、半导体激光器、液体激光器

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学§8-2光电效应与光电器件一、光电效应光电传感器的工作原理基于光电效应光可以被看作是由一连串具有一定能量的粒子——光子所组成，每一个光子能量为：h——普朗克常数，6.626×10-34J.s；f——光的频率（s-1）。光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）。

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学光电效应按原理又分为以下3种：1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，形成光电流。光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A和动能，即：0m——电子质量；v0——电子逸出速度；A——物体的表面电子逸出功。逸出物体表面电子具有的动能0不同材料有不同的逸出功，对某种材料而言有一个频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不能激发电子，此频率限成为“红限”，其临界波长λ为：Kc——光在真空中的速度。

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学外光电效应典型元件有光电管、光电倍增管等。2、内光电效应：又称光导电效应，在光照作用下，物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现象。典型的光电元件有光敏电阻等。3、光生伏特效应：在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。典型光电元件有光电池、光敏（电）二极管、光敏（电）三极管等。

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学二、光电器件光信号→电信号光电管1、外光电效应应用器件A——阳极，K——阴极金属底层光电管光透明光电管当阴极受到适当波长的光线照射时发射电子，中央带正电的阳极吸引从阴极上逸出的电子，这样在光电管内就有电子流，在外电路中便产生电流。

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学入射光的频谱及光通量一定时，阳极电流与阳极电压之间的关系。伏安特性

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学光电倍增管?由光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成。?倍增极上的涂料在电子轰击下能发射更多电子；?倍增极之间有依次增大的加速电压。?二次发射系数A

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学?倍增系数M等于各倍增电极的二次发射系数σ的乘积。如果in个倍增电极的σ都一样（），则i所以式中，i为光电阴极的光电流

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学几种光电倍增管的外形

第八章光电式传感器哈尔滨工业大学2、内光电效应应用器件：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量级，亮电阻光敏电阻?结构用半导体材料制成值在几千欧以下。暗电阻暗电流亮电阻亮电流光电流

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第八章光电式传感器哈尔滨工业大学光敏晶体管（二极管、三极管），有极性：光照射——光电子空穴对——光生载流子——内建电场作用——光电流——PN结反向导通在没有光照射时，反向电光敏二极管在不受光照射阻很大，反向电流很小，时处于截止状态，受光照光敏二极管的结构与一当光照射在PN结上，光这反向电流称为暗电流，极管在电路中一般是处射时处于导通状态。子打在PN结附近，使PN般于二反极向管工作相似状、态光。敏二结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。应用：光亮度测量、光耦合器件、