光電技術(shù)復(fù)習(xí)第二章

第二章光電導(dǎo)效應(yīng)，代表器件一光敏電阻，特征：光敏電阻在微弱輻射作用下的光電導(dǎo)靈敏度與光敏電阻兩個(gè)電極間距離的平方成反比,是以多子為主導(dǎo)參與導(dǎo)電典型光敏電阻：-CdS（硫化鎘）光敏電阻，最常見，光譜響應(yīng)最接近人眼光譜光視效率，在可見光波段靈敏度最高，-PbS（硫化鉛）光敏電阻，近紅外波段最靈敏-InSb（錐化錮）光敏電阻，InSb光敏電阻是3-5pm光譜范圍內(nèi)的主要探測器件之一-Hgl-xCdxTe（碼鎘汞）系列光電導(dǎo)探測器件，目前所有紅外探測器中性能最優(yōu)良最有前途的探測器件，尤其是對(duì)于4~8pm大氣窗口波段輻射的探測更為重要基本特性：☆無光照時(shí)為暗態(tài)，此時(shí)材料具有暗電導(dǎo)；☆有光照時(shí)為亮態(tài)，此時(shí)具有亮電導(dǎo)?！盍岭妼?dǎo)與暗電導(dǎo)之差稱為光電導(dǎo)?！钊绻o半導(dǎo)體材料外加電壓，通過的電流有暗電流與亮電流之分?！盍岭娏髋c暗電流之差稱為光電流。光電導(dǎo)&光電流z[_[P L d光電特性：總公式Ip=gpu=USgE，y稱為光電轉(zhuǎn)換因子--入射輻射較弱時(shí)，V=1.Ip=SPU=USsE--入射輻射很強(qiáng)時(shí)，丫二0.5光敏電阻阻值與光輻射的關(guān)系——*=S”=盼=SgE?=R=L： Sg取對(duì)數(shù)為，R=—E~Yn\gR=-lgS-ylgESg_lgR—lgR2斜率為*的-條直線，r-理厶―理厶伏安特性ix在給定偏壓下，光照度較大，光電流也越大。2、 在一定的光照度下，所加的電壓越大，光電流越大，而且無飽和現(xiàn)象。3、 超過額定功耗，可能導(dǎo)致光敏電阻永久性損壞溫度特性隨著溫度的升高，光敏電阻的暗電阻和靈敏度下隆,光譜特性曲線的峰值向短波的方向移動(dòng)時(shí)間響應(yīng)光敏電阻的時(shí)延特性一當(dāng)光敏電阻受到脈沖光照射時(shí)，光電流要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定值，而在停止光照后，光電流也不立刻為零前例效應(yīng)——光敏電阻的暗電阻與其檢測前是否被曝光有關(guān)噪聲特性--熱噪聲（約翰遜噪聲），存在于任何電阻中，與溫度成正比，與頻率無關(guān)，隨調(diào)制頻率升高而減小，與光敏電阻阻值成反比--產(chǎn)生復(fù)合噪聲，起伏--低頻噪聲（1/f噪聲或閃爍噪聲），頻率越低，噪聲越大光譜特性--光譜響應(yīng)主要與光敏材料的禁帶寬度、雜質(zhì)電離能、材料參雜比與雜質(zhì)濃度有關(guān)。一本征型光敏電阻常用于可見光的探測，雜質(zhì)型光敏電阻常用于紅處捉測。主要參數(shù)略電導(dǎo)響應(yīng)度Sg=￥光敏電阻特點(diǎn)一優(yōu)點(diǎn)，靈敏度高，工作電流大，光譜響應(yīng)范圍寬，所測光強(qiáng)范圍寬，無極性之分一缺點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間長，頻率特性差，強(qiáng)光線性差，受溫度影響大用途：主要用于紅外的弱光採測與開關(guān)控制光敏電阻變換電路一基本偏置電路厶=-^―,（公式兩邊對(duì)R求導(dǎo)）K+Kl當(dāng)輸入光照度變化時(shí)，通過光敏電阻的變化而引起負(fù)載電流的變化△/"有如=（必伍+對(duì)1 1 -dGV7?=—=-—,（光電流等于亮暗電流之差）???dR= 「$Gp7 （Gp+Gd]又???S=冬=>G=S濟(jì)/.dR= _叫—=_$序=_FsdEvS緯卩…僥+對(duì)僥+叮'?

???dIL=｛嘰?齡嚴(yán)光敏電阻的微變等效電路55ZPIISQ皿險(xiǎn)原電路GND等效電路（7?+億）2廠 vbRc R?心廠亍丐隔「珂=亍瓦耳Ur2所以負(fù)載兩端電壓為仇=R』l=(J八 上(斤+RJ結(jié)論——輸出電壓信號(hào)與入射輻射成線性關(guān)系恒流偏置電路條件——負(fù)載電阻比光敏電阻大得多座溝UbR+RlRl引入晶體管的恒流電路...Ie= -L：8E恒定電流,IeNIc■???Uo=Ub-ICR（對(duì)兩邊求導(dǎo)），???dUQ=d（ub一ICR）=-IcdR又???〃=-R2SgdEv:.dU0=IcR2SgdEv=嘰一0亦R2SgdEv電壓靈敏度’二SvA￡o電壓靈敏度’二SvA￡o\E結(jié)論：電路的電壓靈敏度與光敏電阻阻值的平方成正比，與光電導(dǎo)靈敏度也成正比恒壓偏置電路條件——負(fù)載電阻比光敏電阻小得多（尺VV&Uo心0,結(jié)論：光敏光阻上的電壓S近似與電源電壓仏相等三極管實(shí)現(xiàn)恒壓電路???d%=d（ub-兀尼）=-R2dlc結(jié)論：電路的輸出電壓與光敏電阻的阻值/?無關(guān)，與光電導(dǎo)靈敏度％成正比，與入射輻射成線性關(guān)系光敏電阻應(yīng)用舉例一照明燈的光電開關(guān)控制工作原理：二極管D和電容C組成半波整流濾波電路,為光電控制電路提供直流電源電阻R、光敏電阻和繼電器繞組組成測光與控制電路繼電器常閉觸頭構(gòu)成執(zhí)行電路，它控制照明燈的開關(guān)強(qiáng)光照時(shí)（白天），電阻值隆低，通過光敏電阻的電流增大，繼電器工作，常閉觸頭斷開，路燈熄滅。弱光照時(shí)，光敏電阻的阻值很大，電路中的電流很小，而不足以驅(qū)動(dòng)繼電器工作，常閉觸頭保持，路燈點(diǎn)亮。一火焰探測報(bào)警電路工作原理：光敏電阻接收到火光時(shí)，阻值突然變小，恒壓偏置電路的輸出從高電平突變?yōu)榈碗娖?，該跳變信?hào)經(jīng)過電容耦合輸出給后級(jí)放大電路放大

--照相機(jī)電子快門工作原理:R1/RW1/RW2/R/C1/S組成電壓比較器,R/RW2/C1/S組成充電電路，決定曝光時(shí)間，R2/D/M/T組成執(zhí)行電路。在初始狀態(tài)，開關(guān)處于圖中所示的位置，運(yùn)放的反相輸入端的電壓高于同相輸入端的電壓,運(yùn)放輸出低電平，T截止，電磁鐵不吸合，開門葉片閉合。當(dāng)按動(dòng)快門的按鈕S時(shí)，電容兩端的電壓不能突變，所以C兩端的電壓為零，運(yùn)放的反相輸入端的電壓低于同相輸