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光電傳感器本章簡(jiǎn)單介紹光電效應(yīng)、光電元件的結(jié)構(gòu)和工作原理及特性，著重介紹光電傳感器的各種應(yīng)用。第一節(jié)

光電效應(yīng)及光電元件

通常把光電效應(yīng)分為三類(lèi)：1）在光線(xiàn)的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱(chēng)為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。2）在光線(xiàn)的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管及光敏晶閘管等。

一、基于外光電效應(yīng)的光電元件

電子逸出金屬表面的速度v可由能量守恒定律確定

mv2=hf－W二、基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件一）光敏電阻1．工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。2.光敏電阻的特性和參數(shù)（1）

暗電阻（2）

光電特性（3）

響應(yīng)時(shí)間

3．關(guān)于照度

（二）光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管1．光敏二極管結(jié)構(gòu)及工作原理

光敏二極管結(jié)構(gòu)與一般二極管不同之處在于：將光敏二極管的PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光的照射。2．光敏三極管結(jié)構(gòu)及工作原理

光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)。與普通三極管相似，也有電流增益。（三）光敏晶體管的基本特性1．光譜特性

幾種光敏材料的光譜峰值波長(zhǎng)

材料名稱(chēng)

GaAsP

GaAs

Si

HgCdTe

Ge

GaInAsP

AlGaSb

GaInAs

InSb

峰值波長(zhǎng)/μm

0.6

0.65

0.8

1～2

1.3

1.3

1.4

1.65

5.0

3.光電特性

光敏三極管的光電特性曲線(xiàn)斜率較大，說(shuō)明其靈敏度較高。

4.溫度特性

溫度變化對(duì)亮電流影響不大，但對(duì)暗電流的影響非常大

5.響應(yīng)時(shí)間

工業(yè)級(jí)硅光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間為10-5～10-7s左右，光敏三極管的響應(yīng)時(shí)間比相應(yīng)的二極管約慢一個(gè)數(shù)量級(jí)三、基于光生伏特效應(yīng)的光電元件

光電池能將入射光能量轉(zhuǎn)換成電壓和電流屬于光生伏特效應(yīng)元件。第二節(jié)

光電元件的基本應(yīng)用電路

一、光敏電阻基本應(yīng)用電路

二、光敏二極管應(yīng)用電路三、光敏三極管應(yīng)用電路3）

恒光源發(fā)出的光通量投射到被測(cè)物上，然后從被測(cè)物表面反射到光電元件上，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的某些參數(shù)。4）

恒光源發(fā)出的光通量在到達(dá)光電元件的途中遇到被測(cè)物，照射到光電元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的尺寸。一、光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例

1.紅外線(xiàn)輻射溫度

2.熱釋電傳感器在人體檢測(cè)、報(bào)警中的應(yīng)用

（1）熱釋電效應(yīng)（2）對(duì)信號(hào)處理電路的要求二、被測(cè)物吸收光通量的應(yīng)用實(shí)例1.光電式濁度計(jì)2.煙霧報(bào)警