传感器原理及应用光敏传感器重点.pptx

《传感器原理及应用——光敏传感器重点》 光敏传感器是现代传感器技术中的一大类，主要利用光电信号转换原理来探测和分析光信号。本文将深入探讨外光电效应及其在光敏器件中的应用，包括光电发射二极管、充气光电二极管和光电倍增管的工作原理和特性。 外光电效应是指当光照射到某些材料上时，能够促使材料内部的电子逸出表面，形成光电子发射的现象。这一过程遵循爱因斯坦的理论，即每个电子只能吸收一个光子的能量，部分能量用于克服材料对电子的束缚（逸出功F），剩余的能量转化为电子的动能。光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与光的强度无关。只有当光的频率高于特定的极限频率（g0）时，才能产生光电效应，否则光电流为零。 光电发射二极管是基于外光电效应的常见光敏器件，分为真空光电二极管和充气光电二极管。真空光电二极管在阳极电压逐渐增加时，光电流也随之增加，直到饱和区，此时电压再增大，电流几乎不变。实际应用中，需要选择合适的阳极负载电阻和电容以保证良好的频响。充气光电二极管则在管壳内填充惰性气体，通过电子与气体分子的电离作用实现电子数目的倍增，从而提高灵敏度，但其稳定性与频率特性相对较差。 光电倍增管是一种高度灵敏的光检测器，由多个打拿极组成，每个光电子在电场作用下能产生多个新的电子，形成电子倍增效应。电极电位从阴极到阳极逐步升高，使得光电子能够被连续倍增，极大地增强了光电流，适用于微弱光信号的检测。 光电导效应则是光照射在半导体材料上时，材料吸收光子产生电子-空穴对，导致电导率增加。光敏电阻器就是基于这一原理，其暗电阻（R0）是在无光照条件下的阻值，通常很高，而亮电阻则是有光照时的阻值，显著降低。光敏电阻器的响应速度、暗电流和光敏度等参数是衡量其性能的重要指标。 综上所述，光敏传感器通过外光电效应和光电导效应捕捉并转换光信号，广泛应用于光学测量、图像传感、光通信等领域。不同的光敏器件各有优缺点，如灵敏度、稳定性、响应速度等，根据具体应用需求选择合适的器件至关重要。理解这些基本原理和特性，有助于我们更好地设计和使用光敏传感器，推动科技发展。