《光电传感与检测器》课件.pptVIP

*******************光电传感与检测器光电传感是一种利用光的特性检测和转换非光量信号的传感技术。它在广泛应用于自动化控制、工业检测、光通信等领域中扮演着重要角色。JY课程简介课程内容概览本课程将全面介绍光电传感与检测技术的基本原理和广泛应用,涵盖光电转换、光电探测机理、常见光电器件特性及应用等内容。知识体系框架通过循序渐进的讲解,帮助学生深入理解光电传感技术的工作原理和应用前景,掌握相关设计和分析的方法。课程目标培养学生对光电传感技术的全面认知,培养分析问题和解决问题的能力,为未来从事相关工作奠定坚实基础。光电转换原理1电子激发光子能量激发电子从基态跃迁至高能态2电荷分离激发电子与空穴发生分离3电流产生电荷载流子在电场作用下产生电流光电转换是通过光与物质相互作用产生电信号的过程。首先入射光子能量激发电子从基态到高能态，随后电子与空穴发生分离,在电场作用下产生电流输出,实现光能到电能的转换。这是光电探测器的基本工作原理。光电探测机理1光吸收光子被物质吸收,激发电子到更高能级2载流子产生激发电子跃迁到导带,产生电子-空穴对3载流子分离在内部电场作用下,电子和空穴被分离4信号产生分离的载流子在外电路中产生电流信号光电探测的基本机理包括光吸收、载流子产生、载流子分离和电信号产生四个过程。光子被物质吸收后激发电子到更高能级,进而产生电子-空穴对。在内部电场作用下,这些载流子被分离并在外电路中产生可检测的电流信号。这一过程是光电探测器的核心工作机理。光电二极管光电二极管是一种半导体器件,能将光能转换为电能。其工作原理是光子的能量激发电子跃迁,产生电子-空穴对,从而产生电流输出。光电二极管具有高灵敏度、快速响应、体积小等特点,广泛应用于光学通信、图像传感、光电检测等领域。光电二极管特性光电二极管作为光电探测器元件具有光敏感度高、响应时间快、量子效率高等特点,暗电流小、饱和电压低。这些特性决定了光电二极管在光电检测领域的广泛应用。光电二极管应用照明光电二极管被广泛应用于室内外照明系统,如LED灯、景观照明等,具有高能效、长寿命和可调光特点。光通信光电二极管可作为光信号的发射器和接收器,在光纤通信和无线光通信系统中起重要作用。感测检测光电二极管可检测光信号的强度和波长,被用于光栅传感器、光电开关、光电编码器等光电感测设备。光电转换光电二极管能将光能转换为电能,在太阳能电池、光伏发电系统中广泛应用。光电晶体管结构特点光电晶体管由光敏半导体层、集电极和发射极三部分组成。在光照射下,光敏层会产生电流信号,放大至集电极。工作原理光照射到光敏层会产生电子-空穴对,在电场的作用下被分离并注入集电极,放大电流信号。特性曲线光电晶体管具有饱和电流、光伏特特性和光电流放大特性曲线,可用于光电转换和光功率放大。光电晶体管特性50X增益放大100V耐压1μs响应时间90%量子效率光电晶体管作为一种重要的光电探测器件,具有较高的增益放大、良好的耐压性能、ultra-fast的响应速度和优异的量子效率等特点,可广泛用于光电检测、光测量和光通信等领域。光电晶体管应用光电监测光电晶体管能高效检测光信号强度,广泛应用于光强监测和控制。光电开关光电晶体管可以通过光信号进行开关控制,用于自动化照明和传感设备。光电测量光电晶体管能精准测量光强参数,用于光学仪器和环境监测等领域。光电导体光电导体是一类特殊的半导体材料,当它们受到光照时会产生电子和正孔,从而导致电导率大幅增加。这种光致导电效应可用于设计光电检测器件,如光电池和光导管。光电导体的响应速度快,具有高灵敏度和高分辨率等优点。光电导特性光电导电效应当物质吸收光能时,它的电导会发生变化的现象,即光电导电效应。这是光电探测器工作的基础。光电导率物质在光照条件下的电导率,用来表征光电导效应的强弱。光电导率越高,光电信号越强。影响因素光强度、波长、温度等因素会影响物质的光电导特性。合理选择这些参数可以优化光电探测性能。光电导应用1光电传感利用光电导体在光照下电阻值发生变化的特性,制作出能感应光照强度变化的光敏电阻器。2光电转换通过光电导体直接将光能转换为电能,应用于太阳能电池、光电池等领域。3光控电路利用光电导体可控制电路的开关和工作状态,应用于照明控制、自动门等场合。光电二极管阵列光电二极管阵列是多个独立光电二极管集成在同一片硅基底上形成的一维或二维阵列结构。它能够同时检测多个光信号,具有高灵敏度、快速响应、结构紧凑等特点。这种阵列结构可用于成像、光谱分析、光学传感等应用领域,在光电检测领域具有广