光电式传感器之课件

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1、第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 之一 要求熟悉、理解光电器件结构原理，掌握典型光电器件要求熟悉、理解光电器件结构原理，掌握典型光电器件的基本特性，熟悉它们的基本应用电路的基本特性，熟悉它们的基本应用电路8.1 典型光电器件典型光电器件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光源，统称为光汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中

2、常用的光源，统称为光谱灯。谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为例如低压汞灯的辐射波长为254nm，钠灯的辐射波长为，钠灯的辐射波长为589nm，可被用作单色光源。可被用作单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长，通过对荧光的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长，如照明日光灯。剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长，如照明日光灯。气体放电灯消耗的能量为白炽灯气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT

3、课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件 电子和空穴复合，所释放的能量等于电子和空穴复合，所释放的能量等于PNPN结的结的禁带宽度禁带宽度（即（即能量间隙）能量间隙）E Eg g。所放出的光子能量用。所放出的光子能量用hh表示，有表示，有gEhc gEch gEh 第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件普通二极管是用硅或锗制造的，这两种材料的禁带宽普通二极管是用硅或锗制造的，这两种材料的禁带宽度度E Eg g分别为分别为1.12eV1.12eV和和 0.67eV0.67eV，显然不能使用。，显然不能使用。第8章 光电式传感器 光电

4、式传感器之PPT课件与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表：与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表：第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件 发光二极管的光谱特性发光二极管的光谱特性如图所示。如图所示。峰值波长峰值波长 p p决定发光颜色，决定发光颜色，峰峰的宽度（用的宽度（用 描述）描述）决定光的色彩纯度，决定光的色彩纯度，越小，其光色越纯。越小，其光色越纯。（注：图中砷磷化镓曲线有两根，这是因为其材质成分稍有差异而得（注：图中砷磷化镓曲线有两根，这是因为其材质成分稍有差异而得到不同的峰值波长到不同的峰值波长 p p。）。）第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件发光二极管的

5、伏安特性发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，但随材料禁带宽度与普通二极管相似，但随材料禁带宽度的不同，开启（点燃）电压略有差异。红色约为的不同，开启（点燃）电压略有差异。红色约为1.7V1.7V开启，绿开启，绿色约为色约为2.2V2.2V。砷磷化镓发光二极管的伏安曲线砷磷化镓发光二极管的伏安曲线第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件02021Amh第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件 gcEhc第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课

6、件光照射光照射PNPN结时，若结时，若h h EgEg，使价带中的电子跃迁到导带，而，使价带中的电子跃迁到导带，而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下，电子偏向N N区外区外侧，空穴偏向侧，空穴偏向P P区外侧，使区外侧，使P P区带正电，区带正电，N N区带负电，形成光生区带负电，形成光生电动势。电动势。光生伏特效应：光生伏特效应：在光作用下能使物体产生一定方向电动势的在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。现象。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。第8章 光电式传感器 光电式传感器

7、之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件1-氧铯阴极氧铯阴极2-锑铯阴极锑铯阴极第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件对对红外光源红外光源，常用银氧铯阴极，构成红外探测器。，常用银氧铯阴极，构成红外探测器。对对紫外光源紫外光源，常用锑铯阴极和镁镉阴极。，常用锑铯阴极和镁镉阴极。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件梳状电极光电导透光窗口外壳绝缘基体玻璃支柱引脚AA第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件光敏电阻具有光敏电阻具有很高的灵敏度、很好的光谱特性、很长的使

8、用寿命、高很高的灵敏度、很好的光谱特性、很长的使用寿命、高度的稳定性能、小的体积及工艺简单，度的稳定性能、小的体积及工艺简单，故应用广泛。故应用广泛。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件初制成的光敏电阻，性能不稳定。但在人工加温、光初制成的光敏电阻，性能不稳定。但在人工加温、光照及加负载情况下，性能可达稳定。光敏

9、电阻在最初照及加负载情况下，性能可达稳定。光敏电阻在最初的老化过程中，阻值会有变化，但最后达到稳定值后的老化过程中，阻值会有变化，但最后达到稳定值后就不再变化。这是光敏电阻的主要优点。就不再变化。这是光敏电阻的主要优点。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件光敏电阻的应用光敏电阻的应用常见有：比如常见有：比如灯光的自动控制、银行门口的自动门灯光的自动控制、银行门口的自动门 第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件1.自动调光台自动调光台灯的设计设计，使它具有能根据周围环境光照度强弱自动调整台灯发光量的功能，既可节约用电，又可减少手动调光的麻烦。当环境照度弱，它发光亮度就增大；环境

10、照度强，发光亮度就减暗。大家可以去考虑这个问题：第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较电势较低，则输出端低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，电势升高，当升高到一定值，输出端当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；

11、天明，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一电势逐渐降低，降到一定值，输出端定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭2.在低压电路上控制路灯自动开关第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传

12、感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件主要描述光电池的主要描述光电池的开路电开路电压压和和短路电流短路电流随温度变化随温度变化的情况。的情况。开路电压开路电压随温度升高而下降的速度较快。随温度升高而下降的速度较快。短路电流短路电流随温度升高而缓慢增加。随温度升高而缓慢增加。因此作测量元件时应考虑进行温补。因此作测量元件时应考虑进行温补。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PP

13、T课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件当集电极加上正电压，基极开路当集电极加上正电压，基极开路时，集电结处于反向偏置状态。时，集电结处于反向偏置状态。当光线照射在集电结的基区时，当光线照射在集电结的基区时，产生电子、空穴对，光生电子被产生电子、空穴对，光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，使拉到集电极，基区留下空穴，使基极与发射极间的电压升高，相当于给发射结加了正向偏压，基极与发射极间的电压升高，相当于给发射结加了正向偏压，使电子大量流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电使电子大量流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的流

14、的倍。倍。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件 存在一个最佳灵敏度波长存在一个最佳灵敏度波长第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件204060801000Lx第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件光敏三极管应用参考电路光敏三极管应用参考电路红外检测器主要用于检测红外遥控发射装置是否正常工作。红外检红外检测器主要用于检测红外遥控发射装置是否正常工作。红外检测器的电路如图所示。当红外遥控发射装置发出的红外光照射到光测器的电路如图所示。当

15、红外遥控发射装置发出的红外光照射到光敏三极管敏三极管VT1时，其内阻减小，驱动时，其内阻减小，驱动VT2导通，使发光二极管导通，使发光二极管VD1随着人射光的节奏被点亮。由于发光二极管随着人射光的节奏被点亮。由于发光二极管VD1的亮度取决于照射的亮度取决于照射到光敏三极管到光敏三极管VT1的红外光的强度，因此，根据发光二极管的红外光的强度，因此，根据发光二极管VD1的的发光亮度，可以估计出红外发射装置上的电池是否还可以继续使用。发光亮度，可以估计出红外发射装置上的电池是否还可以继续使用。1、红外检测器光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。第8章 光电式传感器 光电

16、式传感器之PPT课件当被监视的环境洁净无烟雾时，红外发光二极管VD1以预先调好的起始电流发光。该红外光被光敏三极管VT1接收后其内 阻减小，使得VD1和VT1 串联电路中的电流增大，红外发光二极管VD1的发光强度相应增大，光敏三极管内阻进一步减小。如此循环便形成了强烈的正反馈过程，直至使串联感光电路中的 电流达到最大值，在R1上产生的压降经VD2使VT2导通，VT3 截止，报警电路不工作。当被监视的环境中烟雾急骤增加时，空气中的透光性恶化，此时光敏三极管VT1接收到的光通量减小，其内阻增大，串联感光电路中的电 流也随之减小，发光二极管VD1的发光强度也随之减弱。如此循环便形成了负反馈的过程，使

17、串联感光电路中的电流直至减小到起始电流值，R1上的电压也降到1.2V，使VT2截止，VT3 导通，报警电路工作，发出报警信号。2.烟雾报警器第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件3.干涉条纹计数器 中心明条纹照射到光敏三极管时，光敏三极管就输出一个高电平，当出现暗纹时，光敏三极管则输出一个低电平；脉冲数目即为条纹变化量；第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件4.光电门 第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件8.1.4 光电耦合器件光电耦合器件 1.光电耦合器光电耦合器 光电耦合器包括有发光元件和接收元件。发光器件通常采用砷化镓发光二极管，光电接收元件可以是光敏二极管和光

18、敏三极管，也可以是达林顿光敏管。发光二极管随着正向电压的增大，正向电流增加，发光二极管产生的光通量也增加。为了保证光电耦合器有较高的灵敏度，应使发光元件和接收元件的灵敏波长匹配。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件 2.光电开关光电开关 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。第8章 光电式传感器 光电式传感器之PPT课件图(a)是一种透射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。图(b)是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表面反射的光，没有物体时则接收不到。