光电式传感器(共38张PPT).pptx

光电式传感器;光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。

应用：

1、光量变化的非电量；

2、能转换成光量变化的其他非电量。

特点：非接触、响应快、性能可靠。;光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、。;8.1概述;

;8.2.2光源（发光器件）;2.气体放电光源;当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。

波长覆盖了从紫外到远红外的频谱区域。

光波是波长为10~106nm的电磁波。

发光二极管的光谱特性如图所示。

67eV，显然不能使用。

性质：光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。

发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，但随材料禁带宽度的不同，开启（点燃）电压略有差异。

15μm到远红外整个光频波段范围。

2光电效应

（1）光电管的伏安特性

目前半导体激光器可选择的波长主要局限在红光和红外区域。

与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表：

固体激光器（如红宝石激光器）

逸出的光电子具有动能。

1概述

当半导体光电器件受光照不均匀时，光照部分产生电子空穴对，载流子浓度比未受光照部分的大，出现了载流子浓度梯度，引起载流子扩散，如果电子比空穴扩散得快，导致光照部分带正电，未照部分带负电，从而产生电动势，即为侧向光电效应。;构成：由半导体PN结构成。

特点：工作电压低、响应速度快、寿命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。;;电子和空穴复合，所释放的能量等于PN结的禁带宽度（即能量间隙）Eg。所放出的光子能量用hν表示，有;Eg的单位为eV，1eV=1.6╳10-19J。

可见光的波长?近似地认为在7×10-7m以下，所以制作可见光区的发光二极管，其材料的禁带宽度至少应大于hc/?=1.8eV;通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体，写作GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例，当x＞0.35时，可得到Eg≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使?在550～900nm间变化。;与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表：;发光二极管的光谱特性如图所示。图中砷磷化镓曲线有两根，这是因为其材质成分稍有差异而得到不同的峰值波长?p。除峰值波长?p决定发光颜色之外，峰的宽度（用Δ?描述）决定光的色彩纯度，Δ?越小，其光色越纯。;发光二极管的光谱特性;;4、激光器

激光（Laser:Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation）是20世纪60年代出现的最重大科技成就之一。具有高方向性、高单色性、高亮度和高的相干性四个重要特性。激光波长一般从0.15μm到远红外整个光频波段范围。X-射线激光器。;激光器种类繁多，按工作物质分类：

固体激光器（如红宝石激光器）

气体激光器（如氦-氖气体激光器、二氧化碳激光器）

液体激光器（染料激光器）。

半导体激光器（如砷化镓激光器）;（1）固体激光器典型实例是红宝石激光器，是1960年人类发明的第一台激光器（T.Maiman）。;Nd:YAG激光器;（2）气体激光器

工作物质是气体。

种类：各种原子、离子、金属蒸汽、气体分子激光器。常用的有氦氖激光器、氩离子激光器、氪离子激光器，以及二氧化碳激光器、准分子激光器等，其形状像普通的放电管一样，能连续工作，单色性好。波长覆盖了从紫外到远红外的频谱区域。;（3）液体激光器

种类：螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器，其中较为重要的是有机染料激光器。它的最大特点是发出的激光波长可在一段范围内调节，而且效率也不会降低，因而它能起着其他激光器不能起的作用。;（4）半导体激光器

与前几种相比出现较晚，其成熟产品是砷化镓激光器。特点：效率高、体积小、重量轻、结构简单，适宜在飞机、军舰、坦克上应用以及步兵随身携带。其缺点是输出功率较小。目前半导体激光器可选择的波长主要局限在红光和红外区域。;8.2.1外光电效应;

;爱因斯坦光电效应方程：;8.2.2内光电效应

当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。分为光电导效应和光生伏特效应（光伏效应）。;自由电子所占能带;基于这种效应的光电器件有光敏电阻。;①势垒效应（结光电效应）

光照射PN结时，若h?≧Eg，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向N区外侧，空穴偏向P区外侧，使P区带正电，N区带负