《传感器原理及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 光电式传感器

第七章光电式传感器 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。 辐射源 光学通路光电器件>输出 被测量 被测量

第七章 光电式传感器 • 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

第一节光源 、热辐射光源 气体放电光源 电致发光器件一一发光二极管 四、激光器 气体激光器 2固体激光器 3半导体激光器

第一节 光源 一、热辐射光源 二、气体放电光源 三、电致发光器件－－发光二极管 四、激光器 1.气体激光器 2.固体激光器 3.半导体激光器

第二节光电器件 光电器件的作用是将光信号转变为电电信号。 其工作的物理基础是光电效应。 hv R hy E 内光电效应:光作阻挡层光电效应:光作用,使光 用,使光电器件的电器件产生一定方向的电动势 电阻率变化。 器件:光电池,光敏二极管、光 器件:光敏电阻 敏三极管

第二节 光电器件 光电器件的作用是将光信号转变为电电信号。 其工作的物理基础是光电效应。 h Rg h E 内光电效应：光作 用，使光电器件的 电阻率变化。 器件：光敏电阻。 阻挡层光电效应：光作用，使光 电器件产生一定方向的电动势。 器件：光电池，光敏二极管、光 敏三极管

光电器件按探测原理分为:热探测型和光子探测型 热探测器: 基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器 (一)测辐射热电偶 (二)测辐射热敏电阻 (三)热释电探测器 二、光子探测器 基于一些物质的光电效应 光子的能量与频率的关系为 e=hf

光电器件按探测原理分为：热探测型和光子探测型 一、热探测器： 基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器 （一）测辐射热电偶 （二）测辐射热敏电阻 （三）热释电探测器 二、光子探测器 基于一些物质的光电效应 光子的能量与频率的关系为 E hf =

(一)光电发射探测器 光电管结构 阴极 在一个真空泡内装有两个电 阳极 极:光电阴极和光电阳极。 光电阴极通常是用逸出功小 的光敏材料徐敷在玻璃泡内 壁上做成,其感光面对准光 的照射孔。当光线照射到光 敏材料上,便有电子逸出, 这些电子被具有正电位的阳 极所吸引,在光电管内形成 空间电子流,在外电路就产 生电流

（一）光电发射探测器 光电管结构 在一个真空泡内装有两个电 极：光电阴极和光电阳极。 光电阴极通常是用逸出功小 的光敏材料徐敷在玻璃泡内 壁上做成，其感光面对准光 的照射孔。当光线照射到光 敏材料上，便有电子逸出， 这些电子被具有正电位的阳 极所吸引，在光电管内形成 空间电子流，在外电路就产 生电流

人射光 阳极 阴极 图7-3光电管的结构及外电路接线 a)光电管的结构b)外电路接线

光电倍增管 由于真空光电管的灵敏度较低,因此人们 便研制了光电倍增管,其工作原理如下图。 聚蕉极 入射光 进大 光电阴极 倍增极 阳极

光电倍增管 由于真空光电管的灵敏度较低，因此人们 便研制了光电倍增管，其工作原理如下图

光电池 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电 池在有光线作用下实质就是电源,电路中有了这种器件就不 需要外加电源。 光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上 是一个大面积的PN结,当光照射到PN结的一个面,例如p型面 时,若光子能量大于半导体材料的禁带宽度,那么p型区每吸 收一个光子就产生一对自由电子和空穴,电子空穴对从表面 向内迅速扩散,在结电场的作用下,最后建立一个与光照强度 有关的电动势

光电池 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电 池在有光线作用下实质就是电源, 电路中有了这种器件就不 需要外加电源。 光电池的工作原理是基于“光生伏特效应” 。 它实质上 是一个大面积的PN结, 当光照射到PN结的一个面, 例如p型面 时, 若光子能量大于半导体材料的禁带宽度, 那么p型区每吸 收一个光子就产生一对自由电子和空穴, 电子空穴对从表面 向内迅速扩散, 在结电场的作用下, 最后建立一个与光照强度 有关的电动势

光照 光电池工作原理图

光电池工作原理图

输出电流 mv 输出电压

uA 输出电流 mV 输出电压