沙洲职业工学院：《自动检测技术》课程电子教案（PPT教学课件）第六章 光电式传感器

第六章光电式传感器 第六章光电式传感器 第一节光电效应与光电器件 第二节光电传感器与光电检测 第三节光导纤维传感

第六章 光电式传感器 第六章 光电式传感器 第一节 光电效应与光电器件 第二节 光电传感器与光电检测 第三节 光导纤维传感器

第六章光电式传感器 第一节光电效应与光电器件 利用光电效应将非电量转变为电量 光电效应 光具有粒子性,能量为h。光照射物体时,物体 即受到能量为hy的光子的轰击,其吸收光子能量后产生 的电效应称光电效应。 h:普朗克常量663×1034J·.SV:光波频率 本章目最

第六章 光电式传感器 利用光电效应将非电量转变为电量 一、光电效应 光具有粒子性，能量为hγ 。光照射物体时，物体 即受到能量为hγ的光子的轰击，其吸收光子能量后产生 的电效应称光电效应。 h：普朗克常量  J  S −34 6.63 10 γ:光波频率 第一节 光电效应与光电器件 本章目录

第六章光电式传感器 L、外光电效应(光电管、光电倍增管、光电摄像管) 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。 2、内光电效应(光电导效应:光敏电阻、光导管、光敏二 级管、光敏三级管、光敏晶闸管) 在光线作用下,电子吸收能量从键合状态过渡到 自由状态,而引起材料电阻率的变化的现象。 3、光生伏特效应(阻挡层光电效应:光电池) 在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势 的现象

第六章 光电式传感器 1、外光电效应 2、内光电效应（光电导效应：光敏电阻、光导管、光敏二 级管、光敏三级管、光敏晶闸管） （光电管、光电倍增管、光电摄像管） 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。 在光线作用下，电子吸收能量从键合状态过渡到 自由状态，而引起材料电阻率的变化的现象。 3、光生伏特效应（阻挡层光电效应：光电池） 在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势 的现象

第六章光电式传感器 、光电元件 (-)光电管和光电倍增管 1、光电管 由阴极和阳极构成,阳极电位高于阴极。 入射光照射阴极,自由电子获得光子的能量,当大 于阴极材料的溢出功A时,自由电子脱离阴极材料的束 缚而溢出,形成电子发射,这种电子称为光电子。 mv==hy-A

第六章 光电式传感器 二、光电元件 （一）光电管和光电倍增管 1、光电管 由阴极和阳极构成，阳极电位高于阴极。 入射光照射阴极，自由电子获得光子的能量，当大 于阴极材料的溢出功A时，自由电子脱离阴极材料的束 缚而溢出，形成电子发射，这种电子称为光电子。 mv = h − A 2 2 1

第六章光电式传感器 红限入x: 对每一种阴极材料,入射光都有一个频率限,低于 这个频率,无论光强多大,也不会产生光电子发射。 2、光电倍増管 具有光电流放大的能力。 在阴极和阳极之间,设置若干个二次发射电极,电 位逐级升高,能对进行二次电子发射

第六章 光电式传感器 2、光电倍增管 红限 K ： 对每一种阴极材料，入射光都有一个频率限，低于 这个频率，无论光强多大，也不会产生光电子发射。 具有光电流放大的能力。 在阴极和阳极之间，设置若干个二次发射电极，电 位逐级升高，能对进行二次电子发射

第六章光电式传感器 (二)光敏电阻 1、工作原 理 光敏电阻又称光导管,利用内光电效应原理制成。 主要材料是用半导体。 2、构 金属电极 半导体 玻璃底板 塑料盒

第六章 光电式传感器 （二）光敏电阻 1、工作原 理 光敏电阻又称光导管，利用内光电效应原理制成。 主要材料是用半导体。 2、结构 ↗ 金属电极 半导体 玻璃底板 塑料盒 

第六章光电式传感器 3、光敏电阻的主要参数和特性 (1)光电流(亮电流与暗电流之差) 暗电阻(室温,全暗条件下测得)暗电流 亮电阻(室温,一定条件下测得)亮电流 (2)伏安特性 I CHA) 在一定光照强度下,5 光敏电阻两端所加电压4 100x 与流过光敏电阻的光电 允许功耗曲线 流的关系曲线称伏安特2 性曲线 无光照 50 100 U (V

第六章 光电式传感器 3、光敏电阻的主要参数和特性 暗电阻（室温，全暗条件下测得） 暗电流 亮电阻（室温，一定条件下测得） 亮电流 （1）光电流（亮电流与暗电流之差） （2）伏安特性 在一定光照强度下， 光敏电阻两端所加电压 与流过光敏电阻的光电 流的关系曲线称伏安特 性曲线。 1 2 3 4 5 50 100 100 lx 无光照 允许功耗曲线 I（μA） U（V）

第六章光电式传感器 (3)光照特性(曲线) Ⅰ(uA) 250 光敏电阻的光电流Ⅰ200 与光通量φ(光照度)的150 关系曲线。 100 50 0.4 0.8 (x) f(φ)是非线性的,故不宜做检测元件,常用作 开关量元件

第六章 光电式传感器 （3）光照特性（曲线） 光敏电阻的光电流I 与光通量Φ（光照度）的 关系曲线。 50 100 150 200 250 0.4 0.8 I（μA） Φ（lx） I=f（Φ）是非线性的，故不宜做检测元件，常用作 开关量元件

第六章光电式传感器 (4)光谱特性(曲线) 光敏电阻的相对灵敏度K与光照波长的关系 硫化镉 硫化铊 硫化铅 500010000150002000025000 入(A) 0.5m 2.51m

第六章 光电式传感器 （4）光谱特性（曲线） 光敏电阻的相对灵敏度Kr与光照波长λ的关系 50 100 5000 10000 Kr（%） 15000 20000 25000 λ（A） 0.5μm 2.5μm 硫化镉 硫化铊 硫化铅

第六章光电式传感器 (5)频率特性(曲线) 动态响应差,不适合用于要求快速响应的 动态测量 Kr(%) 硫化铅 50 硫化铊 10 10001×10 f (Hz)

第六章 光电式传感器 （5）频率特性（曲线） 50 100 10 100 Kr（%） f（Hz） 1000 1×104 硫化铅 硫化铊 动态响应差，不适合用于要求快速响应的 动态测量