新型傳感器教學(xué)

新型傳感器教學(xué)第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六------利用各種物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)等，是傳感器的基本原理?！?.1新型傳感效應(yīng)第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（一）光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后，轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng)。分為：外光電效應(yīng){內(nèi)光電效應(yīng)如：陰極管等{光電導(dǎo)效應(yīng)光伏效應(yīng)原理：第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六1、光電導(dǎo)效應(yīng)光敏電阻hγIpV電極電極---半導(dǎo)體在光輻射作用下，會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，使材料的電導(dǎo)率發(fā)生變化；光線越強(qiáng)，阻值越低，這種光照射后電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱～應(yīng)用：原理：第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光電導(dǎo)材料：本征型：hγ>=Eg摻雜型:hγ>=ΔE第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六典型器件結(jié)構(gòu)：第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六主要參數(shù)：１）

暗電阻光敏電阻在不受光時(shí)的阻值稱為暗電阻,此時(shí)流過的電流稱為暗電流。２）

亮電阻光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻,此時(shí)流過的電流稱為亮電流。３）光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六一定光照，R一定，I正比于U?；咎匦裕?）伏安特性：在一定照度下,流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2)光照特性（I～E）

光敏電阻的光照特性為非線性，不宜作檢測(cè)元件，主要用于自動(dòng)控制中。一定電壓，I隨著光照E增強(qiáng)而增大。E↑→R↓→I↑。1）光敏電阻的光電流與入射光通量之間存在著一定的關(guān)系，若兩端施加電壓U，電阻的光電流Ip為： 2）若考慮暗電導(dǎo)gd產(chǎn)生的暗電流Id，則流過光敏電阻的電流I為：其中，E為入射光的光照度，gp稱為光敏電阻的光電導(dǎo)。Ip=SgUE=gpUI=Ip+Id=gpU+gdUSg稱為光電導(dǎo)靈敏度。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光譜特性。亦稱為光譜響應(yīng)。①不同材料，其峰值波長(zhǎng)不同。②同一種材料，對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光，其相對(duì)靈敏度不同，響應(yīng)電流不同。應(yīng)根據(jù)光源的性質(zhì)，選擇合適的光電元件（匹配）使光電元件得到較高得相對(duì)靈敏度。3）光譜特性（Kr%）第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用電路：1.光照度計(jì)農(nóng)作物日照時(shí)數(shù)測(cè)定。輸出接單片機(jī)的I/O口，每2分鐘對(duì)此口查詢1次，為高電平，計(jì)數(shù)一次，為低電平，不計(jì)數(shù)。1天查詢720次。無光照V0=VL。有光照V0=VH。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六節(jié)電開關(guān)第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、PN結(jié)光伏效應(yīng)：PNhγIpIlIDRPN結(jié)-------PN結(jié)光伏效應(yīng)這種由光的照射，使pn結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，叫做光生伏特效應(yīng).應(yīng)用原理第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六光敏二極管的基本特性1）光譜特性在入射度一定時(shí)，輸出的光電流（或相對(duì)靈敏度）隨光波波長(zhǎng)的變化而變化。一種光敏二極管只對(duì)一定波長(zhǎng)的入射光敏感，這就是它的光譜特性。第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2）伏安特性第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、PN結(jié)光伏效應(yīng)：國(guó)家體育館頂部太陽能第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六展開太陽能電池帆板的國(guó)際空間站

新增的車頂太陽能電池板技術(shù)，是這次普銳斯的最大技術(shù)亮點(diǎn)之一，在動(dòng)力儲(chǔ)備電能的同時(shí)，電池帆板將最大程度的將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，配合新增的1.8L動(dòng)力引擎和至少發(fā)揮50千瓦的電力馬達(dá)，綜合路段行駛百公里油耗3L以內(nèi)絕對(duì)不在話下。

第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六3、科頓旋光效應(yīng)線偏振光入射并透過旋光性物質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。α旋光性物質(zhì)又稱為光學(xué)活性物質(zhì)。當(dāng)由左、右旋圓偏振光合成的直線偏振光進(jìn)入旋光性物質(zhì)（如芳香族化合物）時(shí)，由于旋光性物質(zhì)能使左旋與右旋圓偏振光的傳輸速度改變，形成不同折射率，故此左、右旋偏振光透過厚度為d的旋光性物質(zhì)后形成偏轉(zhuǎn)角α,它可表達(dá)為：α=（φ1－φr）/2

φ1=2πd/λ1=2πdn1/λφr=2πd/λr=2πdnr/λ式中：φ1、φr—左、右旋偏振光透過旋光性物質(zhì)時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度；n1、nr—左、右旋偏振光在旋光性物質(zhì)中的折射率；λ—入射光的波長(zhǎng)。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（二）磁效應(yīng)1、法拉第效應(yīng)P1光敏器件+-通電的旋光物質(zhì)P2P1、P2偏振片S光源表明：在磁場(chǎng)作用下，偏振光的光矢量將發(fā)生旋轉(zhuǎn)Θ=VdLB應(yīng)用第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2、霍爾效應(yīng)IB--------++++++++FEFLVBUH實(shí)質(zhì)：基于洛倫磁力第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（三）、力效應(yīng)（四）、生化效應(yīng)3、中性鹽效應(yīng)4、電泳效應(yīng)（五）、多普勒效應(yīng)1、壓電效應(yīng)2、磁致伸縮效應(yīng)3、飽和效應(yīng)（核磁共振效應(yīng)）1、吸附效應(yīng)2、半導(dǎo)體表面場(chǎng)效應(yīng)第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六§1。3新型敏感材料

半導(dǎo)體敏感材料

光導(dǎo)纖維高分子材料石英晶體-----傳感器技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)本節(jié)和下一節(jié)可作為閱讀自學(xué)材料部分,內(nèi)容在后面章節(jié)介紹第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六§1。4新加工工藝------新材料的應(yīng)用引入了新工藝薄膜加工工藝2、化學(xué)氣相淀積(CVD)

1、濺射第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六

光學(xué)曝光微加工工藝

激光微細(xì)加工光纖制造技術(shù)

第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六第一章思考題本章結(jié)束

1.什么是光電導(dǎo)效應(yīng)、光伏效應(yīng)？?jī)烧哂惺裁磪^(qū)別？2、什么法拉第效應(yīng)?利用該效應(yīng)可測(cè)哪些參數(shù)？第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六鍺晶體中的正常鍵本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體1本征半導(dǎo)體：純凈的無雜質(zhì)的半導(dǎo)體導(dǎo)帶禁帶滿帶空穴電子電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2雜質(zhì)半導(dǎo)體電子型（簡(jiǎn)稱n型）半導(dǎo)體價(jià)帶導(dǎo)帶施主能級(jí)施主能級(jí)五價(jià)原子砷摻入四價(jià)硅中，多余的價(jià)電子環(huán)繞離子運(yùn)動(dòng)第27頁，共29頁，2023