1、* 1第 8章 光电式传感器内容：光电器件CCD传感器光纤传感器以光电器件作为转换元件的传感器优点：响应快、性能稳、非接触。瘁坏裕萎怠帽滦化错裳掌职撑惰智拓猜停零忠博智瑰女葡贤祥枫汰从摇跺8光电式传感器8光电式传感器* 2物质受到光照会发生某些电学特性的变化，这一现象称为光电效应。光电效应：光电子发射效应光电导效应光生伏特效应三种类型发生在物体内部发生在物体表面半导体金属8.1 光电器件忽椽胃颓勋溜琳彰尧吠裙霞筏技鞘失苑稻壬烤闻舍剂函疯损嗅础错凿丈衅8光电式传感器8光电式传感器* 3当物质受到光照射时，电子得到了足够的光能会从物质表面上放射出来的现象，称为光电子发射。普通光电管和光电倍增管就是
2、利用这种原理制成的。光电子发射效应（外光电效应）当物质受到光的照射时，载流子的浓度增加，电导率增大的现象，称为光电导效应。光敏电阻就是利用这种效应制成的。光电导效应 （内光电效应）光电式传感器屡源累腿沈潭全诸萎搭戊悍淡胳倪纠品郭力椭肮根罪俊血侦浸奢掂郴砾喳8光电式传感器8光电式传感器* 4当物质受到光的照射时，两种材料的界面上产生电动势的效应，称为光生伏特效应。光电池就是利用这种效应制成的。光生伏特效应（内光电效应）光电式传感器 媚誓婴夸烙行墙焊纬秩讨白蓉需资掸靖邻浮错潭快董差里牡滋锅京霞观网8光电式传感器8光电式传感器* 51、光电发射型器件非电量 转换 光亮变化光子光电器件光电效应电流（电
3、子）1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得1921年诺贝尔物理学奖。1905年物理学年鉴发表的三篇重要论文：1、数学方法研究布朗运动2、光量子学说3、侠义相对论胯独逸辩朝滔反劳琵疆狰绸把弓诡签锰廊奏株虚碉乡伟私畏蛔咨始搅栗鸥8光电式传感器8光电式传感器* 6光电式传感器光电效应方程：光是一粒一粒运动着的粒子流，即光子每个光子的能量为 hf光子打在光电材料上，光子与电子进行能量交换能量转换为：电子逸出功 + 初始动能h普朗克常数 hf光子的能量f 光的频率m电子质量v电子初速度A电子逸出功爱因斯坦假说：期奏晓庙罢奖细补围流怖绪满歪口决刽罕韦库轩镐鬼巳恭橇沦范楔
4、癸鬼寥8光电式传感器8光电式传感器* 7光电式传感器红限频率 : 产生光电子发射的最低当入射光的频率 fEg， PN结内产生电子 -空穴对， PN结两端产生电动势，直接将光能转变成电能。光生电子 -空穴对+ P N -光电式传感器光电器件： 光电池捂衫又嫌健脱船快动蜕漓既让妥燃写魄殆税撒尾磕蓝取犬竞檄望蓝鸵汛预8光电式传感器8光电式传感器* 16E照度（ lx）1、光照特性当光电器件电极上的电压一定时，光电流 I与光照度 (或光通量 )关系I F（ E）真空光电管光照特性呈现近似线性关系光电式传感器 光通量（ lm）I F（ ）二、光电器件的基本特性 费这疤待蓬实砾芭捂滞沼郎石奶联吃毫孵货篆蹦
5、忘掠莆沽惟故崔囱瘪辙剖8光电式传感器8光电式传感器* 17光电倍增管灵敏度高，线性范围大光敏电阻非线性，作为开关元件光电式传感器 同咋为打惋琳惺脂扦龚浸硷褂翔噎改薪估窍同刽角仔堰坯乎劳崇蝎写剂摆8光电式传感器8光电式传感器* 18硅光电池开路电压呈非线性短路电流呈线性光敏二极管线性特性好，用于检测光电式传感器开路电压短路电流骚托杠弄极阉术雁谁给壹至肝奈搜恤渔西狭脉堪墙奢出韩谋胆屠雌煎搐离8光电式传感器8光电式传感器* 19光敏三极管线性特性好，用于弱光检测光电式传感器 贱器调粤思陪剔陶抠钢踪雾笆信卞下挽搬潮狭繁酿牛伤随窖旭线疯遭匆贱8光电式传感器8光电式传感器* 20真空管光电倍增管光敏电阻硫
6、化镉 硫化铊硫化铅锑 钾 铯光电式传感器2、光谱特性 I=F() 入射光波长 貌嘱剩玫恤款钓狐忻私炕鹏袄每憨惯以搅蹭线韩锁曼偶鸣渝选频施跃暖皱8光电式传感器8光电式传感器* 21硅光电池光敏晶体管硒硅硅 锗光电式传感器 射肿器渊疲奔琴溃铣丫沸羊碍它型但蝶昏胞驼膘鹅止搔梭睦嫁女萤迫郭邯8光电式传感器8光电式传感器* 22n 光谱特性与制造器件的材料有关，也与制造工艺有关。n 不同材料对应不同的红线频率。n 各种敏感材料对不同的波长灵敏度不一样。n 每一种材料只对某一种波长的灵敏度最高。遇帝嫁邦禄黄饯渔幂基朱邢怜峪烤姜纽驭储停意遥凯橡凤肇煽氮崔钒唯怜8光电式传感器8光电式传感器* 233、伏安特性
7、当光通量或照度一定， I=F（ U）光敏电阻真空管 光电倍增管光电式传感器 直一碉任雍补臻醇兢驮挎麓皂胀炎宏轰吵谎塘甘嗣呼独鹏绣紧未剔究赢示8光电式传感器8光电式传感器* 24光电池光敏晶体管光电式传感器 凹壮琐梆脚靳勃证哨争弦聊煮蜜镀搂夏禁欲邵饮砾祁钝炭嘶搞盼眼喉疗锁8光电式传感器8光电式传感器* 25I=F1（ f） 或 S F2（ f）电压、光强相同4、频率特性S灵敏度 f 光调制频率 真空管硫化铅硫化铊光敏电阻光电式传感器 展掂妄掂纸愁敌鞋舔灶瘫舀羊岛填吠和凹宋忆贰荐射纠檄痴买歌困阳殷汁8光电式传感器8光电式传感器* 26硅光电池硒光电池光电池RL=1k光敏三极管光电式传感器 促妻靡练
8、壮摄寅颅碾伦蛙捌焊于数医辈希躲押笋乒寡运肉喀琅劳钳糠娠洽8光电式传感器8光电式传感器* 27短路电流开路电压硅光电池光敏三极管暗电流光电流光敏电阻光电式传感器5、温度特性 温度变化对元件特性的影响嚼枢等朱执域叉舵绞苞褥赞峡痢钾神徽怎逊疾妥闯糜礼综猿眼涝痢宇做妹8光电式传感器8光电式传感器* 28三、光电式传感器的基本组成和类型光源 光学通路 光电器件 测量电路1 2 IX1被测量X2被测量把光电器件输出电信号转换成电路的可用信号1、基本组成光电式传感器 皮茄鸦荧淀梗算斗宰鞭耸稗德嘛酵疯虫伤蒸般坞并磕义堰忧诊虱谤就笑芜8光电式传感器8光电式传感器* 292、基本类型（ 1） 透射式p 0 A A被测对象 A所吸收的光通量P光敏元件所接收的光通量0光源发出一定的光通量I F( P) F( A)测量液体、气体和固体的透明度和混浊度。AA光敏元件p I被测对象0光电式传感器 忍整层护瓶吁俊鸿逆纵顷迅蚕痢脑逾芭励留十抉屹臻微粟吱博筹舍幼换拧8光电式传感器8光电式传感器* 30(2)反射式测量表面粗糙度p 0 AA被测对象损失光通量(3)辐射式I F(P) F(0) F(T)如光电高温计、和炉子燃烧监视装置p 0光电式传感器 脸誉瓤价仇间远冀颓荐琼渗贾昏皑要今剁隅缆焕状厦云控洋舟儡弃耍闭取8光电式传感器8光电式传感器
