第1章光電檢測(cè)技術(shù)

1、光電檢測(cè)技術(shù)光電檢測(cè)技術(shù)吳瑩吳瑩物電學(xué)院物電學(xué)院-光電檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用 郭培源、付揚(yáng)郭培源、付揚(yáng)參考書(shū)目參考書(shū)目光電檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用周秀云等編著周秀云等編著 電子工業(yè)出電子工業(yè)出版社版社光電檢測(cè)技術(shù)光電檢測(cè)技術(shù)曾光宇等編著曾光宇等編著 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社光電檢測(cè)技術(shù)光電檢測(cè)技術(shù)雷玉堂等編著雷玉堂等編著 中國(guó)計(jì)量出版社中國(guó)計(jì)量出版社目目 錄錄第一章第一章 緒論緒論 1.1 信息技術(shù)與光電檢測(cè)技術(shù)信息技術(shù)與光電檢測(cè)技術(shù) 1.2 光電檢測(cè)與光電傳感器概念光電檢測(cè)與光電傳感器概念 1.2.1 檢測(cè)與測(cè)量的概念檢測(cè)與測(cè)量的概念 1.2.2 光電傳感器與敏感器的概

2、念光電傳感器與敏感器的概念 1.3 光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) 1.4 光電檢測(cè)方法及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)光電檢測(cè)方法及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)第二章第二章 光電檢測(cè)器件工作原理及特性光電檢測(cè)器件工作原理及特性 2.1 光電檢測(cè)器件的物理基礎(chǔ)光電檢測(cè)器件的物理基礎(chǔ) 2.1.1 光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng) 2.1.2 雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng)雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng) 2.1.3 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) 2.1.4 光熱效應(yīng)光熱效應(yīng)2.2 光電檢測(cè)器件的特性參量光電檢測(cè)器件的特性參量第三章第三章 半導(dǎo)體光電檢測(cè)器件及應(yīng)用半導(dǎo)體光電檢測(cè)器件及應(yīng)用3.1 光敏電阻光敏電阻 3.1.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)及其工作原理光敏電阻的結(jié)

3、構(gòu)及其工作原理 3.1.2 光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻特性參數(shù) 3.1.3 光敏電阻的應(yīng)用光敏電阻的應(yīng)用3.2 光生伏特器件光生伏特器件 3.2.1 光電池光電池 3.2.2 光電二極管與光電三極管光電二極管與光電三極管 3.2.3 發(fā)光器件發(fā)光器件 3.2.4 光電耦合器件光電耦合器件 3.2.5 光電位置敏感器件光電位置敏感器件 3.2.6 光熱輻射檢測(cè)器件光熱輻射檢測(cè)器件 3.2.7 各種光電檢測(cè)器件的性能比較各種光電檢測(cè)器件的性能比較第四章第四章 光電信號(hào)檢測(cè)電路光電信號(hào)檢測(cè)電路 4.1 光電檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)要求光電檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)要求 4.2 光電信號(hào)輸入電路的靜態(tài)計(jì)算光電信號(hào)輸入電路的靜

4、態(tài)計(jì)算 4.2.1 恒流源型器件光電信號(hào)輸入電路恒流源型器件光電信號(hào)輸入電路 4.2.2 光伏型器件光電信號(hào)輸入電路光伏型器件光電信號(hào)輸入電路 4.2.3 可變電阻型器件光電信號(hào)輸入電路可變電阻型器件光電信號(hào)輸入電路 4.3 光電信號(hào)檢測(cè)電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算光電信號(hào)檢測(cè)電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算 4.3.1 光電信號(hào)輸入電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算光電信號(hào)輸入電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算 4.3.2 光電檢測(cè)電路的頻率特性光電檢測(cè)電路的頻率特性 4.4 光電信號(hào)檢測(cè)電路的噪聲光電信號(hào)檢測(cè)電路的噪聲 4.5 前置放大器前置放大器 4.6 光電檢測(cè)電路舉例光電檢測(cè)電路舉例第五章第五章 光電直接檢測(cè)系統(tǒng)光電直接檢測(cè)系統(tǒng) 5.1 光電直接檢測(cè)系統(tǒng)

5、的基本工作原理光電直接檢測(cè)系統(tǒng)的基本工作原理 5.2 光電直接檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性光電直接檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 5.2.1 直接檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比直接檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比 5.2.2 直接檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)極限及趨近方法直接檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)極限及趨近方法 5.2.3 直接檢測(cè)系統(tǒng)的視場(chǎng)角直接檢測(cè)系統(tǒng)的視場(chǎng)角 5.2.4 系統(tǒng)的通頻帶寬度系統(tǒng)的通頻帶寬度 5.3 直接檢測(cè)系統(tǒng)的距離方程直接檢測(cè)系統(tǒng)的距離方程 5.4 光電直接檢測(cè)系統(tǒng)舉例光電直接檢測(cè)系統(tǒng)舉例 5.4.1 莫爾條紋測(cè)長(zhǎng)儀莫爾條紋測(cè)長(zhǎng)儀 5.4.2 激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀 5.4.3 環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第六章第六章 光外差檢測(cè)系統(tǒng)光外差檢

6、測(cè)系統(tǒng) 6.1 光外差檢測(cè)原理光外差檢測(cè)原理 6.2 光外差檢測(cè)特性光外差檢測(cè)特性 6.3 影響光外差檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度的因素影響光外差檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度的因素 6.3.1 光外差檢測(cè)的空間條件光外差檢測(cè)的空間條件(空間調(diào)準(zhǔn)空間調(diào)準(zhǔn)) 6.3.2 光外差檢測(cè)的頻率條件光外差檢測(cè)的頻率條件 6.4 光外差檢測(cè)系統(tǒng)舉例光外差檢測(cè)系統(tǒng)舉例 6.4.1 干涉測(cè)量技術(shù)干涉測(cè)量技術(shù) 6.4.2 光外差通信光外差通信 6.4.3 多普勒測(cè)速多普勒測(cè)速第七章第七章 光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)光纖傳感器檢測(cè)技術(shù) 7.1 光纖傳感器的基礎(chǔ)光纖傳感器的基礎(chǔ) 7.2 光纖的光波調(diào)制技術(shù)光纖的光波調(diào)制技術(shù) 7.2.1 強(qiáng)度調(diào)制與解調(diào)強(qiáng)

7、度調(diào)制與解調(diào) 7.2.2 偏振調(diào)制與解調(diào)偏振調(diào)制與解調(diào) 7.2.3 相位調(diào)制與解調(diào)相位調(diào)制與解調(diào) 7.2.4 頻率調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制與解調(diào) 7.3 光纖傳感器實(shí)例光纖傳感器實(shí)例 7.3.1 光纖位移傳感器光纖位移傳感器 7.3.2 光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器 7.3.3 光纖角速度傳感器（光纖陀螺）光纖角速度傳感器（光纖陀螺） 7.3.4 光纖壓力傳感器光纖壓力傳感器 7.3.5 光纖電流傳感器光纖電流傳感器 7.4 分布式光纖傳感器分布式光纖傳感器第八章第八章 光電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與微機(jī)接口光電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與微機(jī)接口 8.1 光電信號(hào)的二值化處理光電信號(hào)的二值化處理 8.1.1 單元光電信

8、號(hào)的二值化處理單元光電信號(hào)的二值化處理 8.1.2 視頻信號(hào)的二值化處理視頻信號(hào)的二值化處理 8.1.3 光電信號(hào)的二值化數(shù)據(jù)采集與接口光電信號(hào)的二值化數(shù)據(jù)采集與接口 8.2 單元光電信號(hào)的單元光電信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集 8.3 視頻光電信號(hào)的視頻光電信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集第九章第九章 光電檢測(cè)技術(shù)的典型應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)的典型應(yīng)用 9.1 微弱光信號(hào)檢測(cè)技術(shù)微弱光信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 9.1.1 鎖相放大器鎖相放大器 9.1.2 取樣積分器取樣積分器 9.1.3 光子計(jì)數(shù)器光子計(jì)數(shù)器 9.2 光電開(kāi)關(guān)與光電轉(zhuǎn)速計(jì)光電開(kāi)關(guān)與光電轉(zhuǎn)速計(jì) 9.3 條形碼技術(shù)條形碼技術(shù) 9

9、.4 光電遙控技術(shù)光電遙控技術(shù) 9.5 紅外方位檢測(cè)系統(tǒng)紅外方位檢測(cè)系統(tǒng)第一章第一章 緒緒 論論1.1 信息技術(shù)與光電檢測(cè)技術(shù)信息技術(shù)與光電檢測(cè)技術(shù) 信息技術(shù)信息技術(shù): : 感測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)。 微電子信息技術(shù)（電集成）、光子信息技術(shù)（光集成）、光電信息技術(shù)（光電集成）。光電檢測(cè)技術(shù)光電信息技術(shù)光電信息技術(shù) 以光電子學(xué)為基礎(chǔ)以光電子學(xué)為基礎(chǔ),以光電子器件為主體以光電子器件為主體,研究和發(fā)展光研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。它涉及電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。它涉及到：到： 1.光電源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成光

10、電源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成 2.光通信和綜合信息網(wǎng)絡(luò)光通信和綜合信息網(wǎng)絡(luò) 3.光頻微電子光頻微電子 4.光電方法用于瞬態(tài)光學(xué)觀測(cè)光電方法用于瞬態(tài)光學(xué)觀測(cè) 5.光電傳感、光纖傳感和圖象傳感光電傳感、光纖傳感和圖象傳感 6.激光、紅外、微光探測(cè)，定向和制導(dǎo)激光、紅外、微光探測(cè)，定向和制導(dǎo) 7.光電精密測(cè)試，在線檢測(cè)和控制技術(shù)光電精密測(cè)試，在線檢測(cè)和控制技術(shù) 8.混合光電信息處理、識(shí)別和圖象分析混合光電信息處理、識(shí)別和圖象分析 9.光電人工智能和機(jī)器視覺(jué)光電人工智能和機(jī)器視覺(jué) 10.光（電）邏輯運(yùn)算和光（電）計(jì)算機(jī)及光電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光（電）邏輯運(yùn)算和光（電）計(jì)算機(jī)及光電數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 11.

11、生物光子學(xué)生物光子學(xué) 光電檢測(cè)技術(shù)光電檢測(cè)技術(shù) 是利用是利用光電傳感器光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。通常以激光、實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。通常以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)載紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)載有被檢測(cè)物體信號(hào)的光輻射（發(fā)射、反射、散有被檢測(cè)物體信號(hào)的光輻射（發(fā)射、反射、散射、衍射、折射、透射等）進(jìn)行檢測(cè)，即通過(guò)射、衍射、折射、透射等）進(jìn)行檢測(cè)，即通過(guò)光電檢測(cè)器件接收光電檢測(cè)器件接收光輻射光輻射并轉(zhuǎn)換為并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電信號(hào)，由，由輸入電路、放大濾波等檢測(cè)電路提取有用的信輸入電路、放大濾波等檢測(cè)電路提取有用的信息，再經(jīng)過(guò)息，再經(jīng)過(guò)A/D變換接口輸入微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算、變換接口輸入微

12、型計(jì)算機(jī)運(yùn)算、處理，最后顯示或打印輸出所需檢測(cè)物體的幾處理，最后顯示或打印輸出所需檢測(cè)物體的幾何量或物理量。何量或物理量。檢測(cè)：檢測(cè)：通過(guò)一定的物理方式，分辨出被測(cè)參數(shù)量并歸通過(guò)一定的物理方式，分辨出被測(cè)參數(shù)量并歸屬到某一范圍帶，以此來(lái)判別被測(cè)參數(shù)量是否合格或?qū)俚侥骋环秶鷰В源藖?lái)判別被測(cè)參數(shù)量是否合格或參數(shù)量是否存在。參數(shù)量是否存在。1.2 光電檢測(cè)與光電傳感器概念光電檢測(cè)與光電傳感器概念被測(cè)對(duì)象：被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體體 ）被測(cè)信息：被測(cè)信息：物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、） 化學(xué)量（化學(xué)量（PH、

13、成份、成份） 生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 檢測(cè)器件：檢測(cè)器件：傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)過(guò)程：檢測(cè)過(guò)程：信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出1.2.1 檢測(cè)與測(cè)量檢測(cè)與測(cè)量測(cè)量：測(cè)量：將被測(cè)的未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，將被測(cè)的未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并通過(guò)數(shù)字表示出確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并通過(guò)數(shù)字表示出這個(gè)倍數(shù)的過(guò)程這個(gè)倍數(shù)的過(guò)程直接測(cè)量：直接測(cè)量：對(duì)儀表讀數(shù)不經(jīng)任何運(yùn)算，直接得出被對(duì)儀表讀數(shù)不經(jīng)任何運(yùn)算，直接得出被測(cè)量的數(shù)值。例如：測(cè)量的數(shù)值。

14、例如： 長(zhǎng)度：直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺長(zhǎng)度：直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺 電壓：萬(wàn)用表電壓：萬(wàn)用表 質(zhì)量：天平質(zhì)量：天平間接測(cè)量：間接測(cè)量：測(cè)量幾個(gè)與被測(cè)量相關(guān)的物理量，通過(guò)測(cè)量幾個(gè)與被測(cè)量相關(guān)的物理量，通過(guò)函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出被測(cè)量。例如：函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出被測(cè)量。例如： 電功率電功率：P = I V（電流（電流電壓）電壓） 重力加速度：?jiǎn)螖[測(cè)量（重力加速度：?jiǎn)螖[測(cè)量（L：擺的線長(zhǎng)，：擺的線長(zhǎng)，T：擺動(dòng)擺動(dòng)的周期）的周期） 224TLg例：例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫空氣空氣被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象：被測(cè)信息被測(cè)信息：檢測(cè)器件檢測(cè)器件：操作過(guò)程操作過(guò)程：室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣溫度溫度溫度傳感器溫度傳感器 -

15、 - 熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻熱敏電阻電信號(hào)電信號(hào)處理處理顯示顯示空調(diào)機(jī)空調(diào)機(jī)1.2.2 光電傳感器與敏感器的概念光電傳感器與敏感器的概念傳感器的作用：傳感器的作用：是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出。（非電量與電量系統(tǒng)之間應(yīng)關(guān)系的電量輸出。（非電量與電量系統(tǒng)之間的接口）的接口） -有源傳感器（能量控制型有源傳感器（能量控制型-需外加電源）需外加電源） -無(wú)源傳感器（能量轉(zhuǎn)換型無(wú)源傳感器（能量轉(zhuǎn)換型-不需外加電源）不需外加電源）敏感器：敏感器：能夠能夠?qū)⒈粶y(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件或裝置器件或裝置光電傳感器

16、：光電傳感器：基于光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電基于光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種光電器件，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、信號(hào)的一種光電器件，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、宇航和廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。宇航和廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。類類 型型實(shí)實(shí) 例例PN結(jié)結(jié)PN光電二極管（光電二極管（Si,Ge, GaAs)PIN光電二極管（光電二極管（Si）雪崩光電二極管雪崩光電二極管(Si, Ge)光電晶體管光電晶體管(Si)集成光電傳感器和光電晶閘管集成光電傳感器和光電晶閘管(Si)非非PN結(jié)結(jié)光電元件光電元件(CdS, CdSe, Se, PbS)熱電元件熱電元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3)電子管類電子管類光電

17、管，攝像管，光電倍增管光電管，攝像管，光電倍增管其他類其他類色敏傳感器（色敏傳感器（Si）固體圖象傳感器（固體圖象傳感器（Si，CCD/MOS/CPD型）型）位置檢測(cè)用元件（位置檢測(cè)用元件（PSD）光電池光電池表表1-1 光電傳感器的種類光電傳感器的種類 電子檢測(cè)系統(tǒng)：電子檢測(cè)系統(tǒng)：一般由傳感器、信號(hào)調(diào)一般由傳感器、信號(hào)調(diào)理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成。理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成。 光電系統(tǒng)的基本模型：光電系統(tǒng)的基本模型： 光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī) 光學(xué)信道光學(xué)信道 光接收機(jī)光接收機(jī)1.3 光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)光源光源熱輻射熱輻射大氣、空間、大氣、空間、水下、光纖水下、光纖直接檢測(cè)

18、接收機(jī)直接檢測(cè)接收機(jī)外差檢測(cè)接收機(jī)外差檢測(cè)接收機(jī)接收到接收到的光場(chǎng)的光場(chǎng)接收透接收透鏡系統(tǒng)鏡系統(tǒng)光電光電檢測(cè)器檢測(cè)器后續(xù)檢測(cè)后續(xù)檢測(cè)處理器處理器光接收機(jī)基本模型光接收機(jī)基本模型接收到接收到的光場(chǎng)的光場(chǎng)聚焦光場(chǎng)聚焦光場(chǎng)空間濾波器空間濾波器頻率濾波器頻率濾波器光電光電檢測(cè)器檢測(cè)器透鏡透鏡直接檢測(cè)接收機(jī)直接檢測(cè)接收機(jī)外差檢測(cè)接收機(jī)外差檢測(cè)接收機(jī)接收到接收到的光場(chǎng)的光場(chǎng)聚焦光場(chǎng)聚焦光場(chǎng)本地激光器本地激光器光電光電檢測(cè)器檢測(cè)器透鏡透鏡合束鏡合束鏡本地光場(chǎng)本地光場(chǎng)準(zhǔn)直后準(zhǔn)直后的光場(chǎng)的光場(chǎng)光學(xué)變換光學(xué)變換變換電路變換電路光電傳感光電傳感光源光源光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象電信號(hào)處理電信號(hào)處理存存 儲(chǔ)儲(chǔ)顯

19、顯 示示控控 制制電路處理電路處理光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換光電檢測(cè)系統(tǒng)光電檢測(cè)系統(tǒng)光載波光載波光信息光信息 光學(xué)變換光學(xué)變換 時(shí)域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬時(shí)域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬 空域變換：光學(xué)掃描空域變換：光學(xué)掃描 光學(xué)參量調(diào)制：光強(qiáng)、波長(zhǎng)、相位、偏振光學(xué)參量調(diào)制：光強(qiáng)、波長(zhǎng)、相位、偏振 形成能被光電探測(cè)器接收，便于后續(xù)電學(xué)處形成能被光電探測(cè)器接收，便于后續(xù)電學(xué)處理的光學(xué)信息。理的光學(xué)信息。 光電變換光電變換 光電光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大放大 將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動(dòng)電路處理系統(tǒng)的電信息將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動(dòng)電路處理系統(tǒng)的電信息（電信號(hào)

20、的放大和處理）。（電信號(hào)的放大和處理）。 電路處理電路處理 放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微、微機(jī)與接口、控制。機(jī)與接口、控制。光電檢測(cè)系統(tǒng)與人工操作功能比較光電檢測(cè)系統(tǒng)與人工操作功能比較 被測(cè)物體被測(cè)物體 感覺(jué)器官感覺(jué)器官 人腦人腦 手控手控 被測(cè)物體被測(cè)物體 光電傳感光電傳感 微機(jī)微機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 光電傳感部分相當(dāng)于人身的感覺(jué)器官光電傳感部分相當(dāng)于人身的感覺(jué)器官 測(cè)量檢查型測(cè)量檢查型: : 幾何量幾何量:長(zhǎng)度、角度、形狀、位置、形變、長(zhǎng)度、角度、形狀、位置、形變、面積、體積、距離。面積、體積、距離。 運(yùn)動(dòng)量：運(yùn)動(dòng)量：速度、加速度、振動(dòng)速度、加速度、振

21、動(dòng) 表面形狀：表面形狀：光潔度、庇病、傷痕光潔度、庇病、傷痕 工作過(guò)程：工作過(guò)程：濕度、流量、壓力、物位、濕度、流量、壓力、物位、PHPH值、值、濃度濃度等等 機(jī)械量：機(jī)械量：重量、壓力、應(yīng)變、壓強(qiáng)重量、壓力、應(yīng)變、壓強(qiáng) 電學(xué)量：電學(xué)量：電流、電壓、電場(chǎng)、磁場(chǎng)電流、電壓、電場(chǎng)、磁場(chǎng) 光學(xué)量：光學(xué)量：吸收、反射、透射、光度、色度、吸收、反射、透射、光度、色度、波長(zhǎng)、光譜波長(zhǎng)、光譜光電檢測(cè)系統(tǒng)的功能分類光電檢測(cè)系統(tǒng)的功能分類 控制跟蹤型控制跟蹤型 跟蹤控制：跟蹤控制：激光制導(dǎo)，紅外制導(dǎo)激光制導(dǎo)，紅外制導(dǎo) 數(shù)值控制：數(shù)值控制：自動(dòng)定位，圖形加工形成，數(shù)值自動(dòng)定位，圖形加工形成，數(shù)值控制控制 圖象分析

22、型圖象分析型 圖形檢測(cè)圖形檢測(cè) 圖形分析圖形分析 高精度：高精度：從地球到月球激光測(cè)距的精度達(dá)到從地球到月球激光測(cè)距的精度達(dá)到1 1米。米。 高速度：高速度：光速是最快的。光速是最快的。 遠(yuǎn)距離、大量程：遠(yuǎn)距離、大量程：遙控、遙測(cè)和遙感。遙控、遙測(cè)和遙感。 非接觸式檢測(cè)：非接觸式檢測(cè)：不改變被測(cè)物體性質(zhì)的條件下進(jìn)行測(cè)不改變被測(cè)物體性質(zhì)的條件下進(jìn)行測(cè)量。量。 壽命長(zhǎng)：壽命長(zhǎng)：光電檢測(cè)中通常無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，故測(cè)量裝光電檢測(cè)中通常無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，故測(cè)量裝置壽命長(zhǎng)，工作可靠、準(zhǔn)確度高，對(duì)被測(cè)物無(wú)形狀和置壽命長(zhǎng)，工作可靠、準(zhǔn)確度高，對(duì)被測(cè)物無(wú)形狀和大小要求。大小要求。 數(shù)字化和智能化：數(shù)字化和智能化：強(qiáng)

23、的信息處理、運(yùn)算和控制能力。強(qiáng)的信息處理、運(yùn)算和控制能力。光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)要求本門(mén)課程的學(xué)習(xí)要求 （1）了解并掌握典型的光電器件的原理）了解并掌握典型的光電器件的原理和特點(diǎn)，會(huì)和特點(diǎn)，會(huì)正確選用正確選用光電器件光電器件 （2）學(xué)會(huì)根據(jù)光電器件的特點(diǎn)）學(xué)會(huì)根據(jù)光電器件的特點(diǎn)選擇和設(shè)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)光電檢測(cè)電路和有關(guān)參數(shù)光電檢測(cè)電路和有關(guān)參數(shù) （3）能根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求，設(shè)計(jì)光電）能根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求，設(shè)計(jì)光電檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)1.4 光電檢測(cè)方法及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)光電檢測(cè)方法及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)光電傳感器光電傳感器由光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電信息由光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電信息轉(zhuǎn)換器件三部

24、分組成。轉(zhuǎn)換器件三部分組成。 根據(jù)光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電信息轉(zhuǎn)換器件放根據(jù)光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電信息轉(zhuǎn)換器件放置位置的不同，光電傳感器可分為以下三種：置位置的不同，光電傳感器可分為以下三種：l 直射型直射型l 反射型反射型l 輻射型輻射型 1、直接作用法、直接作用法光電檢測(cè)的基本方法光電檢測(cè)的基本方法被測(cè)物理量被測(cè)物理量光通量光通量光電傳感器光電傳感器放大、定標(biāo)放大、定標(biāo)直接讀數(shù)直接讀數(shù) 2、差動(dòng)測(cè)量法、差動(dòng)測(cè)量法 利用被測(cè)量與某一標(biāo)準(zhǔn)量相比較，所得利用被測(cè)量與某一標(biāo)準(zhǔn)量相比較，所得差或數(shù)值比可反映被測(cè)量的大小。差或數(shù)值比可反映被測(cè)量的大小。 3、補(bǔ)償測(cè)量法、補(bǔ)償測(cè)量法 用光或電的方法補(bǔ)償由被測(cè)量

25、變化而引用光或電的方法補(bǔ)償由被測(cè)量變化而引起的光通量變化，補(bǔ)償器的可動(dòng)元件連接起的光通量變化，補(bǔ)償器的可動(dòng)元件連接讀數(shù)裝置指示出的補(bǔ)償量值，補(bǔ)償值的大讀數(shù)裝置指示出的補(bǔ)償量值，補(bǔ)償值的大小反映了被測(cè)量變化的大小。小反映了被測(cè)量變化的大小。 4、脈沖測(cè)量法、脈沖測(cè)量法 在測(cè)量中將被測(cè)量的光通量轉(zhuǎn)換成電脈在測(cè)量中將被測(cè)量的光通量轉(zhuǎn)換成電脈沖，其參數(shù)（脈寬、相位、頻率、脈沖數(shù)沖，其參數(shù)（脈寬、相位、頻率、脈沖數(shù)量等）反映了被測(cè)量的大小。量等）反映了被測(cè)量的大小。 納米、亞納米高精度的光電測(cè)量新技術(shù)。納米、亞納米高精度的光電測(cè)量新技術(shù)。 小型、快速的微型光、機(jī)、電檢測(cè)系統(tǒng)。小型、快速的微型光、機(jī)、電檢

26、測(cè)系統(tǒng)。 非接觸、快速在線測(cè)量。非接觸、快速在線測(cè)量。 微空間三維測(cè)量技術(shù)和大空間三維測(cè)量技術(shù)。微空間三維測(cè)量技術(shù)和大空間三維測(cè)量技術(shù)。 閉環(huán)控制的光電檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量與光閉環(huán)控制的光電檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量與光電控制一體化。電控制一體化。 向人們無(wú)法觸及的領(lǐng)域發(fā)展。向人們無(wú)法觸及的領(lǐng)域發(fā)展。 光電跟蹤與光電掃描測(cè)量技術(shù)。光電跟蹤與光電掃描測(cè)量技術(shù)。光電檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)光電檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一、在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用一、在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測(cè)：在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.現(xiàn)代工程裝備中，檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占現(xiàn)代工程裝備中，檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占5070

27、%光電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度、節(jié)氣門(mén)、節(jié)氣門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等車速、測(cè)距、圖象等 發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，的工作狀況信息， 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制底底 盤(pán)：盤(pán)：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)

28、向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等 汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容部件，核心技術(shù)內(nèi)容 普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器， 豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 二、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用二、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用 家用電器：家用電器： 數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)紅外測(cè)距傳感器距傳感器 自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻光敏電阻 空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度

29、檢測(cè)-熱敏電阻、熱敏電阻、熱電偶熱電偶 電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器 遙控接收：紅外檢測(cè)遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極光敏二極管、光敏三極管管 可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取-面陣面陣CCD辦公商務(wù)：辦公商務(wù)： 掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCD 紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏光敏二極管、光敏 三極管三極管醫(yī)療衛(wèi)生：醫(yī)療衛(wèi)生： 數(shù)字體溫計(jì)：接觸式數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅紅外傳感器外傳感器 電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè)電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè) -

30、 壓力傳感器壓力傳感器 血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀 - 離子傳感器離子傳感器三、檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用三、檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃-NMD1.地基攔截器地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署前沿部署(如雷達(dá)）如雷達(dá)）4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng): 探測(cè)和發(fā)現(xiàn)探測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射

31、并追蹤敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；導(dǎo)彈的飛行軌道；攔截器：能識(shí)別真假攔截器：能識(shí)別真假 彈頭，敵友方彈頭，敵友方“阿波羅阿波羅10”：火箭部分火箭部分-2077個(gè)傳感器個(gè)傳感器飛船部分飛船部分-1218個(gè)傳感器個(gè)傳感器檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)參數(shù)-加速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)聲學(xué)神州飛船：神州飛船：185臺(tái)（套）儀器裝置臺(tái)（套）儀器裝置四、檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用四、檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用補(bǔ)充：補(bǔ)充： 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 輻射與光度學(xué)量輻射與光度學(xué)量 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 牛頓牛頓微粒說(shuō)微粒說(shuō) 根據(jù)光直

32、線傳播現(xiàn)象，對(duì)反射和折射做了解釋根據(jù)光直線傳播現(xiàn)象，對(duì)反射和折射做了解釋 不能解釋較為復(fù)雜的光現(xiàn)象：干涉、衍射和偏不能解釋較為復(fù)雜的光現(xiàn)象：干涉、衍射和偏振振 波動(dòng)理論波動(dòng)理論 惠更斯、楊氏和費(fèi)涅耳等惠更斯、楊氏和費(fèi)涅耳等 解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象 麥克斯韋電磁理論：光是一種電磁波麥克斯韋電磁理論：光是一種電磁波 光量子說(shuō)光量子說(shuō) 19001900年普朗克在研究黑體輻射時(shí)，提出輻射年普朗克在研究黑體輻射時(shí)，提出輻射的量子論的量子論 19051905年，愛(ài)因斯坦在解釋光電發(fā)射現(xiàn)象時(shí)提年，愛(ài)因斯坦在解釋光電發(fā)射現(xiàn)象時(shí)提出光量子的概念出光量子的概念 光子的能量與光的頻率成正比光子

33、的能量與光的頻率成正比 光具有波粒二象性光具有波粒二象性輻射度的基本物理量輻射度的基本物理量 輻射能輻射能Qe ：一種以電磁波的形式發(fā)射、傳播：一種以電磁波的形式發(fā)射、傳播或接收的能量。單位：焦耳或接收的能量。單位：焦耳J 輻射通量輻射通量e：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)一定面積發(fā)射、：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)一定面積發(fā)射、傳播或接收的能量，又稱輻射功率傳播或接收的能量，又稱輻射功率Pe，是輻，是輻射能的時(shí)間變化率。單位：瓦射能的時(shí)間變化率。單位：瓦 輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度e：點(diǎn)輻射源在給定方向上通過(guò)單：點(diǎn)輻射源在給定方向上通過(guò)單位立體角內(nèi)的輻射通量。單位：位立體角內(nèi)的輻射通量。單位：W/Sr 輻射照度輻射照度Ee：投射在

34、單位面積上的輻射通量。：投射在單位面積上的輻射通量。單位：?jiǎn)挝唬篧/m2 輻射出射度輻射出射度e ：擴(kuò)展輻射源單位面積所輻射：擴(kuò)展輻射源單位面積所輻射的通量（也稱輻射本領(lǐng)）。單位：的通量（也稱輻射本領(lǐng)）。單位：W/m2 輻射亮度輻射亮度e ：輻射表面定向發(fā)射的輻射強(qiáng)度。：輻射表面定向發(fā)射的輻射強(qiáng)度。單位：?jiǎn)挝唬篧/m2Sr 光譜輻射通量光譜輻射通量e（）：輻射通量的光譜密度，：輻射通量的光譜密度，即單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量。即單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量。 基本輻射度量的名稱、符號(hào)和定義方程名稱符號(hào)定義方程單位符號(hào)輻射能Q,焦耳J輻射能密度焦耳立方米Jm-3輻射通量，輻射功率瓦特W輻射強(qiáng)度瓦特球面

35、度Wsr-1輻射亮度 瓦特球面度平方米Wm-2 sr-1輻射出射度瓦特平方米Wm-2輻射照度瓦特平方米Wm-2dvdQw/PwdtdQ /ddI/cos/2dAddLcos/dAdIdAdM/dAdE/光度量的最基本單位光度量的最基本單位 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度Iv：發(fā)出波長(zhǎng)為：發(fā)出波長(zhǎng)為555nm的單色輻射，的單色輻射，在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度規(guī)定為在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度規(guī)定為1cd。單位：。單位：坎德拉（坎德拉（Candela）cd，它是國(guó)際單位制，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。中七個(gè)基本單位之一。 光通量光通量v：光強(qiáng)度為：光強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在的均勻點(diǎn)光源在1sr內(nèi)內(nèi)發(fā)出的光通量。單

36、位：流明發(fā)出的光通量。單位：流明lm。 光照度光照度Ev：?jiǎn)挝幻娣e所接受的入射光的量：?jiǎn)挝幻娣e所接受的入射光的量 ，單位：勒克斯單位：勒克斯lx，相當(dāng)于，相當(dāng)于 1平方米面積上平方米面積上接受到接受到1個(gè)流明的光通量。個(gè)流明的光通量。 晴天陽(yáng)光直射地面照度約為晴天陽(yáng)光直射地面照度約為100000lx晴天背陰處照度約為晴天背陰處照度約為10000lx晴天室內(nèi)北窗附近照度約為晴天室內(nèi)北窗附近照度約為2000lx晴天室內(nèi)中央照度約為晴天室內(nèi)中央照度約為200lx晴天室內(nèi)角落照度約為晴天室內(nèi)角落照度約為20lx陰天室外陰天室外50500lx陰天室內(nèi)陰天室內(nèi)550lx月光（滿月）月光（滿月）2500lx

37、日光燈日光燈5000lx電視機(jī)熒光屏電視機(jī)熒光屏100lx閱讀書(shū)刊時(shí)所需的照度閱讀書(shū)刊時(shí)所需的照度5060lx在在40W白熾燈下白熾燈下1m遠(yuǎn)處的照度約為遠(yuǎn)處的照度約為30lx晴朗月夜照度約為晴朗月夜照度約為0.2lx黑夜黑夜0.001lx半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體 半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的特性 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體 平衡和非平衡載流子平衡和非平衡載流子 載流子的輸運(yùn)過(guò)程載流子的輸運(yùn)過(guò)程 半導(dǎo)體的光吸收半導(dǎo)體的光吸收 PN結(jié)結(jié)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體 自然存在的各種物質(zhì)，分為氣體、

38、液體、固體。自然存在的各種物質(zhì)，分為氣體、液體、固體。 固體按導(dǎo)電能力可分為：導(dǎo)體、絕緣體和介于兩固體按導(dǎo)電能力可分為：導(dǎo)體、絕緣體和介于兩者之間的半導(dǎo)體。者之間的半導(dǎo)體。 電阻率電阻率10-6 10-3歐姆歐姆厘米范圍內(nèi)厘米范圍內(nèi)導(dǎo)體導(dǎo)體 電阻率電阻率1012歐姆歐姆厘米以上厘米以上絕緣體絕緣體 電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間半導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的特性 半導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)一般是負(fù)的，而且對(duì)溫度變半導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)一般是負(fù)的，而且對(duì)溫度變化非常敏感。根據(jù)這一特性，熱電探測(cè)器件?；浅Ｃ舾?。根據(jù)這一特性，熱電探測(cè)器件。 導(dǎo)電性受極微量雜質(zhì)的影響而發(fā)生十分顯著的變導(dǎo)

39、電性受極微量雜質(zhì)的影響而發(fā)生十分顯著的變化。（純凈化。（純凈Si在室溫下電導(dǎo)率為在室溫下電導(dǎo)率為510-6/(歐姆歐姆厘厘米米)。摻入硅原子數(shù)百萬(wàn)分之一的雜質(zhì)時(shí)，電導(dǎo)率。摻入硅原子數(shù)百萬(wàn)分之一的雜質(zhì)時(shí)，電導(dǎo)率為為2 /(歐姆歐姆厘米厘米) 半導(dǎo)體導(dǎo)電能力及性質(zhì)受光、電、磁等作用的影半導(dǎo)體導(dǎo)電能力及性質(zhì)受光、電、磁等作用的影響。響。 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是沒(méi)有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體。就是沒(méi)有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體。 在絕對(duì)零度時(shí)，價(jià)帶中的全部量子態(tài)都被電子在絕對(duì)零度時(shí)，價(jià)帶中的全部量子態(tài)都被電子占據(jù)，而導(dǎo)帶中的量子態(tài)全部空著。占據(jù)，而導(dǎo)帶中的量子態(tài)全部空著。 在純凈的半導(dǎo)體中摻入一定的雜質(zhì)，可以顯著在

40、純凈的半導(dǎo)體中摻入一定的雜質(zhì)，可以顯著的控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)。的控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)。 摻入的雜質(zhì)可以分為摻入的雜質(zhì)可以分為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)和和受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)。 施主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶正電的施主施主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶正電的施主離子，同時(shí)向?qū)峁╇娮樱拱雽?dǎo)體成為電離子，同時(shí)向?qū)峁╇娮?，使半?dǎo)體成為電子導(dǎo)電的子導(dǎo)電的n型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 受主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶負(fù)電的受主受主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶負(fù)電的受主離子，同時(shí)向價(jià)帶提供空穴，使半導(dǎo)體成為空離子，同時(shí)向價(jià)帶提供空穴，使半導(dǎo)體成為空穴導(dǎo)電的穴導(dǎo)電的p型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。本征和雜質(zhì)半導(dǎo)體本征和雜質(zhì)半導(dǎo)體平衡和非平衡載流子平衡和非平衡載流子 處于熱平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體，在一定溫度下，載處于熱平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體，在一定溫度下，載流子濃度一定。這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流流子濃度一定。這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度，稱為子濃度，稱為平衡載流子平衡載流子濃度。濃度。 半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)是相對(duì)的，有條件的。如半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)是相對(duì)的，有條件的。如果對(duì)半導(dǎo)體施加外界作用，破壞了熱平衡的條果對(duì)半導(dǎo)體施加外界作用，破壞了熱平衡的條件，這就迫使它處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀件，