第八章 光电式传感器（课件）- 《传感器与检测技术（第2版）》同步教学（高教版）

学习目标 掌握光电式传感器的基本原理； 了解光敏电阻、光敏晶体管、光电池的光谱特性和将光信号转换成电信号的过程； 明确各种光电式传感器各自特点和应用范围。 第八章 光电式传感器 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 第一节 光电效应 光电效应分为内光电效应和外光电效应。 在光线照射时，物体的导电性能发生改变的现象称为内光电效应，如光电二极管、光敏电阻等都属于此类光电器件。 在光线照射时，物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，或称光电发射，如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。 在光线照射下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应，即阻挡层光电效应，如光电池、光敏晶体管等就属于这类光电器件。 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 第二节 光电器件 光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件，它是构成光电式传感器最主要的部件。 一、光敏电阻 （一）光敏电阻的结构及原理 光敏电阻又称光导管，没有极性，是纯电阻器件，使用时既可加直流电，也可以加交流电。 光敏电阻在不受光照射时的阻值称暗电阻，受光照时的电阻称亮电阻。 光敏电阻的暗电阻很大，一般为兆欧级，而亮电阻在几千欧以下。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减少，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很高。 图8-1为光敏电阻的原理结构图。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。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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 图8-1 光敏电阻结构 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 （二）光敏电阻的主要参数 1.暗电阻 光敏电阻在不受光照射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阻值称为亮电阻，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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 （三）光敏电阻的基本特性 1.伏安特性 在一定光的照射下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图8-2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压电流无关。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 图8-2 硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 传感器与检测技术 第八章 光电式传感器 2.光谱响应特性 光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。图8-3为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。对应于不同波长，光敏电阻的灵敏