光电式传感器与光纤传感器.ppt

第7章 光电式传感器和光纤传感器
将光量转换为电量的器件称为光电传感器或光电元件。光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。光电传感器的工作基础是光电效应。
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光电效应和光电器件
光电效应按其作用原理可分为外光电效应和内光电效应。
一、外光电效应
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象称为外光电效应。
基于外光电效应的光电器件由光电管、光电倍增管等。
我们知道，光子是具有能量的粒子，每个光子具有的能力由下式确定。
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若物体中电子吸收的入射光的能量足以克服逸出功A0时，电子就逸出物体表面，产生电子发射。故要使一个电子逸出，则光子能量hν必须超出逸出功A0 ，超过部分的能量，表现为逸出电子的动能。即
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二、内光电效应
受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。内光电效应又可分为以下两大类。
1）光电导效应。在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率变化，这种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有光敏电阻等。
2）光生伏特效应。在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。基于该效应的器件有光电池和光敏晶体管等。
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三、 光敏电阻
为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。

它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质, 半导体的两端装有金属电极, 金属电极与引出线端相连接, 光敏电阻就通过引出线端接入电路。
光电式传感器与光纤传感器
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2. 光敏电阻的工作原理
光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。
无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。
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3． 光敏电阻的主要参数
１） 暗电阻
光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。 
２） 亮电阻
光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。 
３） 光电流
亮电流与暗电流之差称为光电流。 
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4． 光敏电阻的基本特性
1） 伏安特性：在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系
①一定光照，R一定，I正比于U。
②一定电压，I随着光照E增强而增大。
E↑→R↓→I↑。
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2) 光照特性（I～E）
光敏电阻的光照特性为非线性，不宜作检测元件，主要用于自动控制中。
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