光電傳感器的簡介

1、光電傳感器的簡介關(guān)鍵字：光電效應(yīng)光電元件光電特性傳感器分類傳感器應(yīng)用摘要：在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，人類已經(jīng)入瞬息萬變的信息時代，人們在日常生活，生產(chǎn)過程中，主要依靠檢測技術(shù)對信息經(jīng)獲取、篩選和傳輸，來實(shí)現(xiàn)制動控制，自動調(diào)節(jié)，目前我國已將檢測技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)技術(shù)之一。由于微電子技術(shù)，光電半導(dǎo)體技術(shù)，光導(dǎo)纖維技術(shù)以及光柵技術(shù)的發(fā)展，使得光電傳感器的應(yīng)用與日俱增。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、非接觸、高可靠性、高精度、可測參數(shù)多、反應(yīng)

2、快以及結(jié)構(gòu)簡單形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)，在自動檢測技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，它一種是以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，由光電材料構(gòu)成的器件。正文：一、理論基礎(chǔ)——光電效應(yīng)光電效應(yīng)一般有外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。光照在照在光電材料上，材料表面的電子吸收的能量，若電子吸收的能量足夠大是，電子會克服束縛脫離材料表面而進(jìn)入外界空間，從而改變光電子材料的導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象成為外光電效應(yīng)根據(jù)愛因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動著的粒子流，每種光子的能量為hv(v為光

3、波頻率，h為普朗克常數(shù)，h＝6.631034JHZ)，由此可見不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子能量越大。假設(shè)光子的全部能量交給光子，電子能量將會增加，增加的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉(zhuǎn)換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律：式中，m為電子質(zhì)量v為電子逸出的初速度A微電子所做的功。由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是hA。由于不同材料具有不同的逸出功，因此對每一種陰極材料，入射光都有一個確定的頻率限，當(dāng)入射

4、光的頻率低于此頻率限時，不論光強(qiáng)多大，都不會產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長為式中，c為光速，A為逸出功。當(dāng)受到光照射時，吸收電子能量，其電阻率降低的導(dǎo)電現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。它屬于內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照在半導(dǎo)體上是，若電子的能量大與半導(dǎo)體禁帶的能級寬度，則電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子，同時，價帶留下相應(yīng)的空穴。電子、空穴仍留在半導(dǎo)體內(nèi)，并參與導(dǎo)電在外電場作用下形成的電流。除金屬外，多數(shù)絕緣體和半導(dǎo)體都有光電效應(yīng)，半導(dǎo)體尤為顯

5、著，根據(jù)光導(dǎo)效應(yīng)制造的光電元件有固有入射光頻率，當(dāng)光照在光電阻上，其導(dǎo)電性增強(qiáng)，電阻值下降。光強(qiáng)度愈強(qiáng)，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢復(fù)到原阻值。半導(dǎo)體受光照射產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，據(jù)此效應(yīng)制造的光電器件有光電池，光電二極管，管控晶閘管和光耦合器等。二、光電元件及特性Ahm212???AhcK??各級的倍增率為σ，則光電倍增管的倍增率可以認(rèn)為是σN，因此，光電倍增管有極高的靈敏度。在輸出電流小于1mA的情況下，它的光電特性

6、在很寬的范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。光電倍增管的這個特點(diǎn)，使它多用于微光測量。3、光敏電阻光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料的兩端裝上電極引線，將其封在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了光敏電阻。光敏電阻的特性和參數(shù)如下：1）暗電阻光敏電阻置于室溫、全暗條件下的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻，此時流過電阻的電流稱為暗電流。2)亮電阻光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測得穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻，此時流過電阻的電流稱為亮電流。4、伏安特性光敏電阻

7、兩端所加的電壓和流過光敏電阻的電流間的關(guān)系稱為伏安特性，如圖5所示。從圖中可知，伏安特性近似直線，但使用時應(yīng)限制光敏電阻兩端的電壓，以免超過虛線所示的功耗區(qū)。圖5光敏電阻的伏安特性5、光電特性光敏電阻兩極間電壓固定不變時，光照度與亮電流間的關(guān)系稱為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線性，這是光敏電阻的主要缺點(diǎn)之一。6、光譜特性入射光波長不同時，光敏電阻的靈敏度也不同。入射光波長與光敏器件相對靈敏度間的關(guān)系稱為光譜特性。使用時可根據(jù)被測光的

8、波長范圍，選擇不同材料的光敏電阻。7、響應(yīng)時間光敏電阻受光照后，光電流需要經(jīng)過一段時間（上升時間）才能達(dá)到其穩(wěn)定值。同樣，在停止光照后，光電流也需要經(jīng)過一段時間（下降時間）才能恢復(fù)到其暗電流值，這就是光敏電阻的時延特性。光敏電阻上升響應(yīng)時間和下降響應(yīng)時間約為101～103s，即頻率響應(yīng)為10Hz～1000Hz，可見光敏電阻不能用在要求快速響應(yīng)的場合，這是光敏電阻的一個主要缺點(diǎn)。8、溫度特性光敏電阻受溫度影響甚大，溫度上升，暗電流增大，靈