西华大学电子信息及电气工程系：《检测与转换技术》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 光电式传感器

第八章 光它式传感器 电子信息及电气工程系

第八章 光电式传感器 电子信息及电气工程系

8-7光电敌应 外光电效应及器件: 外光电效应:在光线的作用下,物体内的电 子吸收光的能量逸出物体表面向外发射的现象 称为外光电效应(如光电管)。 红线频率:物体对应的光频阚值。 ∫线∫红线再大的光强也不能导致电子发射 ∫线>红线,微弱的光线即可导致电子发射

8-1 光电效应 一、外光电效应及器件： 1、外光电效应：在光线的作用下，物体内的电 子吸收光的能量逸出物体表面向外发射的现象 称为外光电效应（如光电管）。 红线频率：物体对应的光频阈值。 f光线 f红线，微弱的光线即可导致电子发射

2、外光电器件:光电管 光电阴极阳极 RL K 红外光源:银氧铯为阴极,构成红外探测器、 夜视镜等

2、外光电器件：光电管 红外光源：银氧铯为阴极，构成红外探测器、 夜视镜等

光电倍增管:可方法几万倍到几十万倍 光 K倍增极D阳极A 光 DI D3 D2 图7-5光电倍增管的外形和工作原理

光电倍增管：可方法几万倍到几十万倍

二、内光电效应及器件 1、内光电效应: 1)光电导效应:光照在物体上,使其电 阻率p发生变化的效应。即电子吸收光能后 从键合状态过度到自由状态,从而引起电导 率的变化 照射光浪长限 只有照射光波长<入方可产生内光电效应 2)光生伏特效应 势垒效应(结光电效应):接触的半导体 或PN结中,当光线照射其接触区时,引起光 电动势

二、内光电效应及器件 1、内光电效应： 1）光电导效应：光照在物体上，使其电 阻率ρ发生变化的效应。即电子吸收光能后， 从键合状态过度到自由状态，从而引起电导 率的变化。 照射光波长限： 只有照射光波长<λC方可产生内光电效应 2）光生伏特效应： 势垒效应（结光电效应）：接触的半导体 或PN结中，当光线照射其接触区时，引起光 电动势

原理 入射光照射在ⅨN结上时,若光子能量大于 半导体材料的禁带竞度E时,则在PN结内产 生电子空穴对,它们的移动使PN结产生电势 价穴 五价 空穴 电子

原理： 入射光照射在PN结上时，若光子能量大于 半导体材料的禁带宽度Eg时，则在PN结内产 生电子空穴对，它们的移动使PN结产生电势 。 - + P N 三价 空穴 五价 电子 - + + -

三、内光电效应器件 1、光敏电阻 结构 电极半导体 玻璃底板 原理:照射光强↑→R(↓→I个 光照停止,R(恢复

三、内光电效应器件 1、光敏电阻 结构： 原理：照射光强↑→RG↓→ I↑ 光照停止， RG恢复

主要参数 暗电阻:不受光照射时的电阻(大好) 亮电阻:受光照射时的电阻(小好) 暗电流:对应暗电阻的电流(小好) I,mA L,uA 伏安特性 150 光照特性 20.660Fm3 U,V 亮电流:对应亮电阻的电流(大好) 光电流:亮电流-暗电流(大好)

主要参数： 暗电阻：不受光照射时的电阻（大好） 亮电阻：受光照射时的电阻（小好） 暗电流：对应暗电阻的电流（小好） 亮电流：对应亮电阻的电流（大好） 光电流：亮电流 - 暗电流（大好） 伏安特性 光照特性

102 100 100 硫化铅 起 硫化佗 硫化俪 100010000 010150020002000 f (Hz) A(nm) 图5-3光敏电阻的光谱特性曲线 图5-4光敏电阻的频率特性曲线 特点:灵敏度高(光照后阻值急剧下降),光 谱特性好,使用寿命长,稳定,体积小 但频率低,非线性,宜用作开关量

特点：灵敏度高（光照后阻值急剧下降），光 谱特性好，使用寿命长，稳定，体积小。 但频率低，非线性，宜用作开关量

2、光电池 特点:频率特性好,转换效率高,频谱宽 稳定性好 电,N型区带负电,因而PN结产生电势。 硼扩散层 P型电极 氧化镉 电极 N型硅片 PN结 电极 电极 等效电路 图7-13硅光电池结构示意图 图7-14硒光电池结构示意图 缸田端射的工艺,在硒层上形成一层半透明的氧化镉。在正

2、光电池： 特点：频率特性好，转换效率高，频谱宽， 稳定性好。 + -