西安电子科技大学：《光电探测技术与系统》课程电子教案（PPT课件讲稿）色敏传感器

S4.11、色敏传感器 色敏光电传感器实际上是光电传感器的一种特 殊类型。它是两只深不同的的光电三极管组合体， 其结构和工作原理的等效电路如图所示。 电极1电极2 N P 电极3 2022/10/7 色敏光电传感器和等效电路

2022/10/7 1 S4-11、色敏传感器 P+ N P SiO2 电极1 电极2 电极3 1 2 3 色敏光电传感器和等效电路 色敏光电传感器实际上是光电传感器的一种特 殊类型。它是两只结深不同的的光电二极管组合体， 其结构和工作原理的等效电路如图所示

双结光电二极管的P+N结为浅结，NP结 为深结。当光照射时，P+,N,P三个区域及其 间的势垒区均有光子吸收，但是吸收的效率不同 紫外光部分吸收系数大，经过很短距离就被吸 收完毕；因此，浅结对紫外光有较高灵敏度。而 红外光部分吸收系数小，光子主要在深结处被吸 收；因此，深结对红外光有较高的灵敏度。即半 导体中不同的区域对不同波长分别具有不同灵敏 度。这一特性为识别颜色提供了可能性。利用不 同结深三极管的组合，即▣构成测定波长的半导 体色敏传感器。 2022/10/7 2

2022/10/7 2 双结光电二极管的P+-N结为浅结，N-P结 为深结。当光照射时，P+，N，P三个区域及其 间的势垒区均有光子吸收，但是吸收的效率不同 。紫外光部分吸收系数大，经过很短距离就被吸 收完毕；因此，浅结对紫外光有较高灵敏度。而 红外光部分吸收系数小，光子主要在深结处被吸 收；因此，深结对红外光有较高的灵敏度。即半 导体中不同的区域对不同波长分别具有不同灵敏 度。这一特性为识别颜色提供了可能性。利用不 同结深二极管的组合，即可构成测定波长的半导 体色敏传感器

二、色敏传感器的应用 对数二极管(IS002) 半导体 色传感器 对数二极管 > 输出电压 (IS002) 0。 色彩信号处理电路 2022/10/7 3

2022/10/7 3 二、色敏传感器的应用  色彩信号处理电路

目 识别色彩，必须获得两个光电二极管的短路电流 比。故采用对数放大器电路，在电流比较小的时 候，三极管两端加上的电压和流过电流之间存在 近似对数关系，即OP1、OP2输出分别跟InISD1、 InISD2成比例，OP3取出它们的差。输出为Uo C (In ISD2-InISD1)=C In (ISD2/ ISD1),其正比于短路电流比ISD2/ISD1的对 数。其中c为比例常数。将电路输出电压经A/D变 换，处理后即可判断出与电平相对应的波长（即 颜色) 2022/10/7 4

2022/10/7 4  识别色彩, 必须获得两个光电二极管的短路电流 比。 故采用对数放大器电路, 在电流比较小的时 候, 二极管两端加上的电压和流过电流之间存在 近似对数关系, 即OP1、OP2输出分别跟lnISD1、 lnISD2成比例, OP3取出它们的差。输出为Uo = C（ln ISD2-lnISD1）= C ln (ISD2/ ISD1), 其正比于短路电流比ISD2/ISD1的对 数。其中c为比例常数。将电路输出电压经A/D变 换, 处理后即可判断出与电平相对应的波长（即 颜色）