项目9光敏三极管测光传感器的安装与测试（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

项目9光敏三极管测光传感器的安装与测试 项目描述 本项目安装与测试光一台敏三极管测光传感器。 光敏三极管(光电三极管) 能够把接受到的光信号变换为相应的电信号。 当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。因此光敏三极管在许多测光的场合得到广泛应用。 知识和能力目标； 掌握光电效应的概念及分类。 掌握光电式传感器工作原理。 了解光电式传感器的基本结构、工作类型及它们各自的特点。 能根据不同测量物理量选择合适的传感器。 掌握光电传感器应用场合，能够完成传感器与外电路的接线及调试。 能分析和处理使用过程中的常见故障。 知识准备　 一、认识光电效应及光电元器件 （一）光源与光辐射体 1. 光的特性 2.光源与光辐射体 （1）白炽光源 （2）气体放电光源 （3）发光二极管 （4）激光器 （二）光电效应及分类 光电式传感器的工作原理是基于不同形式的光电效应。根据光的波粒二象性，我们可以认为光是一种以光速运动的粒子流，这种粒子称为光子。每个光子具有的能量hν正比于光的频率ν（h普朗克常数）。每个光子具有的能量为 E= hν 对不同频率的光，其光子能量是不相同的，频率越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hν的光子所轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。光电效应通常分为三类： 1. 外光电效应 在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。 基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍­­­­­­­­增管等。 2. 光电导效应 在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量， 若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。根据光电导效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶闸管等。 3. 光生伏特效应 在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。光生伏特效应可分为两类： (1)势垒光电效应 (2)侧向光电效应 （三）光电管及基本测量电路 1. 结构与工作原理 2. 光电管特性 光电管的性能指标主要有伏安特性、光电特性、光谱特性、响应特性、响应时间、峰值探测率和温度特性等。 (1)光电特性 光电特性表示当阳极电压一定时，阳极电流I与入射在光电管阴极上光通量之间的关系 (2)伏安特性 当入射光的频谱及光通量一定时，阳极电流与阳极电压之间的关系叫伏安特性 (3)光谱特性 光电管的光谱特性通常是指阳极和阴极之间所加电压不变时，入射光的波长（或频率）与其绝对灵敏度的关系。 光电管光谱特性曲线 光电管伏安特性曲线 光电管光电特 （四）光电倍增管及基本测量电路 1. 结构与工作原理 2. 光电倍增管的主要参数和特性 图9-8 光电倍增管的特性曲线 图9-9光电倍增管的伏安特性图 9-10光电倍增管的光电特性 （五）光敏电阻及基本测量电路 1. 光敏电阻的工作原理和结构 2. 光敏电阻的基本特性和主要参数 暗电阻和暗电流 (2)亮电阻和亮电流 (3)伏安特性 (4) 光电特性 (5) 光谱特性 (7)温度特性 (6)响应时间 （六）光敏晶体管及基本测量电路 1.光敏晶体管结构与工作原理 (1)光敏二极管 (2)光敏三极管 (3)光敏晶闸管 2.光敏晶体管的基本特性 光敏晶体管的基本特性包括光谱特性、伏安特性、光电特性、温度特性、响应特性等。 光敏晶体管的光谱特性 光敏三极管的伏安特性 光敏晶体管的光电特性 图9-21光敏晶体管的温度特性 图6-22 光敏晶体管频率特性 1—输出电流 2—暗电流 （七）光电池及基本测量电路 1.光电池的结构及工作原理 2.光电池的基本特性 (1)光谱特性 (2) 光电特性 图9-24 光电池光谱特性曲线 图9-25 硅光电池的光电特性 1—硅光电池 2—硒光电池 1—开路电压特性曲线 2—短路电流特性曲线 (3) 温度特性 (4) 频率特性 图9-26 光电池的温度特性 图9-27 光电池的频率特性 3.短路电流的测量 （八）光电耦合器件及基本测量电路 1. 光电耦合器 图6-30 光电耦合器组合形式