PSD位置傳感器實驗報告

1、報告者：1004520233余敏同組人：1004520235張昕煜1004520209 謝清楠實驗十PSD位置傳感器實驗一、實驗?zāi)康模毫私釶SD光電位置敏感器件的原理與應(yīng)用二、基本原理：PSD為一具有PIN三層結(jié)構(gòu)的平板半導(dǎo)體硅片。其斷面結(jié)構(gòu)如圖10 1所示，表面層P為感光面，在其兩邊各有一信號輸入電極，底 層的公共電極是用與加反偏電壓。當(dāng)光點入射到PSD表面時，由于橫 向電勢的存在，產(chǎn)生光生電流I。，光生電流就流向兩個輸出電極，從 而在兩個輸出電極上分別得到光電流I1和I2，顯然I I1 I2。而I1和 I2的分流關(guān)系則取決于入射光點到兩個輸出電極間的等效電阻。假設(shè)PSD表面分流層的阻擋是均

2、勻的，則 PSD可簡化為圖102所示的電 位器模型，其中R1、R2為入射光點位置到兩個輸出電極間的等效電 阻，顯然R、R2正比于光點到兩個輸出電極間的距離。射輸出電恢光 榆岀電極圖 10-1圖 10-2因為打/12 =只2/尺 r(L -X)/(L X)1 0 = 1 1 T 2所以可得 11 =lo(L -X /2L)丨2 =lo(L X/2L) X 二山 J/I)L當(dāng)入射光恒定時，Io恒定，則入射光點與PSD中間零位點距離X 與丨2-11成線性關(guān)系，與入射光點強度無關(guān)。通過適當(dāng)?shù)奶幚黼娐罚?就可以獲得光點位置的輸出信號。三、需用器件與單元：PSD傳感器及位移裝置、PSD傳感器實驗?zāi)０濉⒅鳈C

3、箱四、實驗步驟:1觀察PSD結(jié)構(gòu)，它有四只管腳，其中有一邊為園弧狀附近 腳（如圖103）。PSD接線中黑線接Vf端，其中兩個為輸 出端可隨意接入。的管腳加反偏電壓Vf，其對角線部位管腳為空輸出端1PSD外形及管腳圖 1032按圖10-4接線，將實驗?zāi)K的_15V和“丄”插孔與主機箱中的-15V穩(wěn)壓電源和“丄”分別相連，再將實驗PSD傳感器裝置中的半導(dǎo)體激光器的兩個插孔與實驗?zāi)０宓募す怆娫吹牟?孔相應(yīng)連接。實驗?zāi)０宓腜SD 12接PSD傳感器的藍(lán)色插孔， vref基準(zhǔn)源接PSD傳感器的白色插孔，PSD I1接PSD傳感器 的紅色插孔。3將PSD傳感器實驗?zāi)０鍐卧娐愤B接起來，即V1與Vi1接，V

4、2與Vi2 接（注：V03、Vi3、Vi4、V05 不用接線）Vo4 與 Vi5 接，V06 與 Vi6 接，將實驗?zāi)０迳霞す怆娫吹摹皝A”與 -15V的“丄”及乂了輸 出的“丄”連接起來。將主機箱的電壓表接到實驗?zāi)０宓腣07或“丄”上。圖 10 4主機箱 電壓表主機箱4 1 d*4打開主機箱電源，實驗?zāi)０彘_始工作。轉(zhuǎn)動測微頭使激光光點在 PSDh的位置從一端移向另一端。此時電壓變化可在 _4V之間，若未 達(dá)到此值，可調(diào)輸出增量旋紐Vr3。5.從PSD一端開始旋轉(zhuǎn)測微頭，使光點移動，取 厶X= 0.5mm，即轉(zhuǎn) 動測微頭一轉(zhuǎn)，讀取數(shù)顯表示值。填入表10 1表10 1 PSD傳感器位移值與輸出電壓

5、值位移量（mm00.20.40.60.81.01.21.41.6輸出電壓（V）-4.95-4.77-4.55-4.33-4.18-4.04-3.88-3.74-3.59位移量（mm1.82.02.22.42.62.83.03.23.4輸出電壓（V）-3.44-3.29-3.13-2.98-2.84-2.69-2.53-2.38-2.21位移量（mm3.63.84.04.24.44.64.85.05.2輸出電壓（V）-2.02-1.85-1.74-1.64-1.54-1.36-1.22-1.05-0.89位移量（mm5.45.65.86.06.26.46.66.87.0輸出電壓（V）-0.72-

6、0.58-0.43-0.25-0.070.080.240.400.57位移量（mm7.27.47.67.88.08.28.48.68.8輸出電壓（V）0.740.881.061.221.391.561.731.882.05位移量（mm9.09.29.49.69.81010.210.410.6輸出電壓（V）2.202.362.512.682.832.973.133.273.42位移量（mm10.811.011.211.411.611.812.012.2輸出電壓（V）3.583.763.904.054.214.344.464.48輸出電壓與何移量的關(guān)系6.根據(jù)表10-1所列的數(shù)據(jù)，計算中心量程2mm 3mm 4mnfl寸的非線性誤差 答：模擬曲線為：y=0.7824x-4.8813在位移量 x=2mm 時，y=-3.3165，測得值-理論值-3.29 -（-3.3165）理論值3.3165在位移量x=3mm 時，測得值-理論值- 2.53-（-2.5341）理論值2.5341在位移量x=4mm 時，測得值-理論值 -1.7（-1.7517）=0.8%= 0.16%理論值y=-1.7517，y=-2.5341，1.75170.67%五思考題入射光點大小對測量有什么影響？答：在一定范圍內(nèi)，光點大