光电式传感器转速测量及接近开关

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1、电 子 工 业 出 版 社第 6章 光 电 式 传 感 器 转 速 测 量 及 接 近 开 关 电 子 工 业 出 版 社 本 章 内 容 6.1 光 电 效 应 6.2 常 用 光 电 转 换 器 件 6.3 固 态 图 像 传 感 器 6.4 光 栅 传 感 器 6.5 光 学 编 码 器 6.6 转 速 测 量 基 本 转 速 及 转 速 传 感 器 6.7 接 近 开 关 的 基 本 转 速 及 其 传 感 器 电 子 工 业 出 版 社 线 阵 CCD在 扫 描 仪 中 的 应 用 电 子 工 业 出 版 社 CCD用 于 图 像 记 录 电 子 工 业 出 版 社 光 电 池 在

2、动 力 方 面 的 应 用太 阳 能 电 动 机 模 型 太 阳 能 光 电 池 板 太 阳 能 赛 车光 电 池 在 人 造 卫 星 上 的 应 用 电 子 工 业 出 版 社 光 电 效 应 ： 指 物 体 吸 收 了 光 能 后 转 换 为 该 物 体 中 某 些 电 子 的 能量 ， 从 而 产 生 的 电 效 应 。 包 括 外 光 电 效 应 （ External Photo-electric effect ） 、 内 光 电 效 应 （ internal Photo-electric effect） 。内 光 电 效 应 又 分 为 光 电 导 效 应 （ Photoconduc

3、tion effect ） 、 光生 伏 特 效 应 （ Photo-voltaic effect ）6.1光 电 效 应 （ Photoelectric effect）6.1.1 外 光 电 效 应在 光 线 的 作 用 下 能 使 电 子 逸 出 物 体表 面 的 现 象 称 为 外 光 电 效 应 ， 向 外发 射 的 电 子 叫 做 光 电 子 。 基 于 外 光电 效 应 的 光 电 元 件 有 紫 外 光 电 管 、光 电 倍 增 管 、 光 电 摄 像 管 等 。 电 子 工 业 出 版 社 紫 外 管 当 入 射 紫 外 线 照 射在 紫 外 管 阴 极 板 上时 ， 电 子

4、克 服 金 属表 面 对 它 的 束 缚 而逸 出 金 属 表 面 ， 形成 电 子 发 射 。 紫 外管 多 用 于 紫 外 线 测量 、 火 焰 监 测 等 。 紫外线 电 子 工 业 出 版 社 光 子 是 具 有 能 量 的 粒 子 ， 每 个 光 子 的 能 量 ：E=hh普 朗 克 常 数 ， 6.626 10-34Js； 光 的 频 率 （ s-1）根 据 爱 因 斯 坦 假 设 ， 一 个 电 子 只 能 接 受 一 个 光 子 的 能 量 ， 所 以要 使 一 个 电 子 从 物 体 表 面 逸 出 ， 必 须 使 光 子 的 能 量 大 于 该 物 体的 表 面 逸 出 功

5、 ， 超 过 部 分 的 能 量 表 现 为 逸 出 电 子 的 动 能 。 外 光电 效 应 多 发 生 于 金 属 和 金 属 氧 化 物 ， 从 光 开 始 照 射 至 金 属 释 放电 子 所 需 时 间 不 超 过 10-9s。 该 方 程 称 为 爱 因 斯 坦 光 电 效 应 方 程 。 02021 Amh 根 据 能 量 守 恒 定 理 :式 中 m电 子 质 量 ； v0电 子 逸 出 速 度 。 电 子 工 业 出 版 社 n光 电 子 能 否 产 生 ， 取 决 于 光 电 子 的 能 量 是 否 大 于 该 物 体 的 表 面电 子 逸 出 功 A0。 不 同 的 物

6、质 具 有 不 同 的 逸 出 功 ， 即 每 一 个 物 体 都有 一 个 对 应 的 光 频 阈 值 ， 称 为 红 限 频 率 或 波 长 限 。 光 线 频 率 低 于红 限 频 率 ， 光 子 能 量 不 足 以 使 物 体 内 的 电 子 逸 出 ， 因 而 小 于 红 限频 率 的 入 射 光 ， 光 强 再 大 也 不 会 产 生 光 电 子 发 射 ； 反 之 ， 入 射 光频 率 高 于 红 限 频 率 ， 即 使 光 线 微 弱 ， 也 会 有 光 电 子 射 出 。 0 0 /A h 红 限 频 率 为 ： 0 0/hc A 对 应 的 波 长 限 为 ：式 中 ： c

7、为 真 空 中 的 光 速 ， c 3 108m/s。n当 入 射 光 的 频 谱 成 分 不 变 时 ， 产 生 的 光 电 流 与 光 强 成 正 比 。 即光 强 愈 大 ， 意 味 着 入 射 光 子 数 目 越 多 ， 逸 出 的 电 子 数 也 就 越 多 。 电 子 工 业 出 版 社 n注 意 ！ 光 电 子 逸 出 物 体 表 面 具 有 初 始 动 能 mv02 /2 ， 因 此 外 光电 效 应 器 件 （ 如 光 电 管 ） 即 使 没 有 加 阳 极 电 压 ， 也 会 有 光 电 子 产生 。 为 了 使 光 电 流 为 零 ， 必 须 加 负 的 截 止 电 压

8、， 而 且 截 止 电 压 与入 射 光 的 频 率 成 正 比 。6.1.2 内 光 电 效 应 当 光 照 射 在 物 体 上 ， 使 物 体 的 电 阻 率 发 生 变 化 ， 或 产 生 光 生 电动 势 的 现 象 叫 做 内 光 电 效 应 ， 它 多 发 生 于 半 导 体 内 。 根 据 工 作 原 理的 不 同 ， 内 光 电 效 应 分 为 光 电 导 效 应 和 光 生 伏 特 效 应 两 类 ： 1. 光 电 导 效 应 在 光 线 作 用 ， 电 子 吸 收 光 子 能 量 从 键 合 状 态 过 渡 到 自 由 状 态 ，而 引 起 材 料 电 导 率 的 变 化

9、， 这 种 现 象 被 称 为 光 电 导 效 应 。 基 于 这 种效 应 的 光 电 器 件 有 光 敏 电 阻 。 电 子 工 业 出 版 社 过 程 ： 当 光 照 射 到 半 导 体 材 料 上 时 ， 价 带 中 的 电 子 受 到 能 量 大于 或 等 于 禁 带 宽 度 的 光 子 轰 击 ， 并 使 其 由 价 带 越 过 禁 带 跃 入 导带 ， 如 图 ， 使 材 料 中 导 带 内 的 电 子 和 价 带 内 的 空 穴 浓 度 增 加 ，从 而 使 电 导 率 变 大 。 导 带价 带禁 带 自 由 电 子 所 占 能 带不 存 在 电 子 所 占 能 带价 电 子

10、所 占 能 带Eg 式 中 、 分 别 为 入 射 光 的 频 率 和 波 长 。 Eg24.1 hch为 了 实 现 能 级 的 跃 迁 ， 入 射 光 的 能 量 必 须 大 于 光 电 导 材 料 的 禁带 宽 度 Eg， 即 电 子 工 业 出 版 社 材 料 的 光 导 性 能 决 定 于 禁 带 宽 度 ， 对 于 一 种 光 电 导 材 料 ， 总 存 在一 个 照 射 光 波 长 限 0， 只 有 波 长 小 于 0的 光 照 射 在 光 电 导 体 上 ，才 能 产 生 电 子 能 级 间 的 跃 进 ， 从 而 使 光 电 导 体 的 电 导 率 增 加 。 2.光 生 伏

11、 特 效 应 在 光 线 作 用 下 能 够 使 物 体 产 生 一 定 方 向 的 电 动 势 的 现 象 叫 做光 生 伏 特 效 应 。基 于 该 效 应 的 光 电 器 件 有 光 电 池 、 光 敏 二 极 管 、 三 极 管 。光 生 伏 特 效 应 有 两 种 ： 结 光 电 效 应 (也 称 为 势 垒 效 应 )和 横 向 光电 效 应 (也 称 为 侧 向 光 电 效 应 )。 电 子 工 业 出 版 社 1) 结 光 电 效 应 如 图 ， 由 半 导 体 材 料 形 成 的 PN结 ， 在 P区 的 一 侧 ， 价 带 中 有 较 多的 空 穴 ， 而 在 N区 的 一

12、 侧 ， 导 带 中 有 较 多 的 电 子 。 由 于 扩 散 的 结 果 ，使 P区 带 负 电 、 N区 带 正 电 ， 它 们 积 累 在 结 附 近 ， 形 成 PN结 的 自 建场 ， 自 建 场 阻 止 电 子 和 空 穴 的 继 续 扩 散 ， 最 终 达 到 动 态 平 衡 ， 在结 区 形 成 阻 止 电 子 和 空 穴 继 续 扩 散 的 势 垒 。在 入 射 光 照 射 下 ， 当 光 子 能 量 hv大 于 光 电 导 材料 的 禁 带 宽 度 Eg时 ， 就 会 在 材 料 中 激 发 出 光 生电 子 -空 穴 对 ， 破 坏 结 的 平 衡 状 态 。 在 结

13、区 的 光生 电 子 和 空 穴 以 及 新 扩 散 进 结 区 的 电 子 和 空 穴 ，在 结 电 场 的 作 用 下 ， 电 子 向 N区 移 动 ， 空 穴 向 P区 移 动 ， 从 而 形 成 光 生 电 流 。 这 些 可 移 动 的 电子 和 空 穴 ， 称 为 材 料 中 的 少 数 载 流 子 。 在 探 测器 处 于 开 路 的 情 况 下 ， 少 数 载 流 子 积 累 在 PN结附 近 ， 降 低 势 垒 高 度 ， 产 生 一 个 与 平 衡 结 内 自 建 场 相 反 的 光 生 电 场 ， 也 就 是 光 生 电 动 势 。 电 子 工 业 出 版 社 2) 横

14、向 光 电 效 应 当 半 导 体 光 电 器 件 受 光 照 不 均 匀 时 ， 光 照 部 分 吸 收 入 射 光 子的 能 量 产 生 电 子 -空 穴 对 ， 光 照 部 分 载 流 子 浓 度 比 未 受 光 照 部 分的 载 流 子 浓 度 大 ， 就 出 现 了 载 流 子 浓 度 梯 度 ， 因 而 载 流 子 就 要扩 散 。 如 果 电 子 迁 移 率 比 空 穴 大 ， 那 么 空 穴 的 扩 散 不 明 显 ， 则电 子 向 未 被 光 照 部 分 扩 散 ， 就 造 成 光 照 射 的 部 分 带 正 电 ， 未 被光 照 射 部 分 带 负 电 ， 光 照 部 分

15、与 未 被 光 照 部 分 产 生 光 电 动 势 。这 种 现 象 称 为 横 向 光 电 效 应 ， 也 称 为 侧 向 光 电 效 应 。 基 于 该 效应 的 光 电 器 件 有 半 导 体 光 电 位 置 敏 感 器 件 (PSD)。 电 子 工 业 出 版 社 1.光 电 倍 增 管 的 结 构 及 工 作 原 理6.2 常 用 光 电 转 换 器 件6.2.1 外 光 电 效 应 器 件 电 子 工 业 出 版 社 2.光 电 倍 增 管 的 特 性 参 数 （ 1） 倍 增 系 数 M 倍 增 系 数 M 等 于 n个 倍 增 电 极 的 二 次 电 子 发 射 系 数 的 乘

16、 积 。 如 果n个 倍 增 电 极 的 都 相 同 ， 则 ， 因 此 ， 阳 极 电 流 I 为 niM i 光 电 阴 极 的 光 电 流nI i 光 电 倍 增 管 的 电 流 放 大 倍 数 为 ： = nIi M与 所 加 电 压 有 关 ， M在 105108之 间 ， 稳定 性 为 1 左 右 ， 加 速 电 压 稳 定 性 要 在0.1 以 内 。 如 果 有 波 动 ， 倍 增 系 数 也 要波 动 ， 因 此 M具 有 一 定 的 统 计 涨 落 。 一 般阳 极 和 阴 极 之 间 的 电 压 为 10002500V，两 个 相 邻 的 倍 增 电 极 的 电 位 差

17、为 50100V。对 所 加 电 压 越 稳 越 好 ， 这 样 可 以 减 小 统计 涨 落 ， 从 而 减 小 测 量 误 差 。 电 子 工 业 出 版 社 （ 2） 灵 敏 度 一 个 光 子 在 阴 极 上 能 够 打 出 的 平 均 电 子 数 叫 做 光 电 倍 增管 的 阴 极 灵 敏 度 。 而 一 个 光 子 在 阳 极 上 产 生 的 平 均 电 子 数 叫做 光 电 倍 增 管 的 总 灵 敏 度 。 光 电 倍 增 管 的 最 大 灵 敏 度 可 达 10A/lm， 极 间 电 压 越 高 ，灵 敏 度 越 高 ； 但 极 间 电 压 也 不 能 太 高 ， 太 高

18、反 而 会 使 阳 极 电流 不 稳 。 另 外 ， 由 于 光 电 倍 增 管 的 灵 敏 度 很 高 ， 所 以 不 能 受 强 光照 射 ， 否 则 将 会 损 坏 。 电 子 工 业 出 版 社 （ 3） 伏 安 特 性 阳 极 伏 安 特 性 曲 线 电 子 工 业 出 版 社与 直 线 最 大偏 离 是 3%10 1310 1010 910 710 5 10 310 1 在 45mA处 饱 和10 14 10 10 10 6 10 2光 通 量 /1m阳极电流/ A （ 4） 光 照 特 性 光 照 特 性 反 映 了 光 电 倍 增 管 的 阳 极 输 出 电 流 与 照 射 在

19、 光 电 阴 极上 的 光 通 量 之 间 的 函 数 关 系 。 对 于 较 好 的 管 子 ， 在 很 宽 的 光 通量 范 围 之 内 ， 这 个 关 系 是 线 性 的 ， 即 入 射 光 通 量 小 于 10-4lm时 ，有 较 好 的 线 性 关 系 。 光 通 量 大 ， 开 始 出 现 非 线 性 ， 如 图 所 示 。 电 子 工 业 出 版 社 (5) 暗 电 流 一 般 在 使 用 光 电 倍 增 管 时 ， 必 须 在 暗 室 里 避 光 使 用 ， 使其 只 对 入 射 光 起 作 用 ； 但 是 由 于 环 境 温 度 、 热 辐 射 和 其 他因 素 的 影 响

20、， 即 使 没 有 光 信 号 输 入 ， 加 上 电 压 后 阳 极 仍 有电 流 ， 这 种 电 流 称 为 暗 电 流 ， 暗 电 流 通 常 可 以 用 补 偿 电 路消 除 。光 电 倍 增 管 暗 电 流 值 在 正 常 情 况 下 一 般 为 10-16 10-10A， 是所 有 光 电 探 测 器 暗 电 流 最 低 的 器 件 。 电 子 工 业 出 版 社 1.光 敏 电 阻 (LDRs) Light-dependent resistorsphotoresistors or photoconductors6.2.2 内 光 电 效 应 器 件暗 电 流 （ 越 小 越 好

21、）光 敏 电 阻 具 有 很 高 的 灵 敏 度 ，很 好 的 光 谱 特 性 ， 光 谱 响 应可 从 紫 外 区 到 红 外 区 范 围 内 。而 且 体 积 小 、 重 量 轻 、 性 能稳 定 、 价 格 便 宜 ， 因 此 应 用比 较 广 泛 。 工 作 原 理 演 示 电 子 工 业 出 版 社 光 敏 电 阻 的 结 构 如 图 所 示 。 管芯 是 一 块 安 装 在 绝 缘 衬 底 上 带 有两 个 欧 姆 接 触 电 极 的 光 电 导 体 。光 导 体 吸 收 光 子 而 产 生 的 光 电 效应 ， 只 限 于 光 照 的 表 面 薄 层 ， 因此 光 电 导 体 一

22、 般 都 做 成 薄 层 。 为了 获 得 高 的 灵 敏 度 ， 光 敏 电 阻 的电 极 一 般 采 用 梳 状 图 案 ， 如 图 。1） 光 敏 电 阻 的 结 构 RG电 路 符 号 电 子 工 业 出 版 社 2） 光 敏 电 阻 的 主 要 参 数 和 基 本 特 性（ 1） 暗 电 阻 、 亮 电 阻 、 光 电 流（ 2） 光 照 特 性（ 3） 光 谱 特 性 电 子 工 业 出 版 社 (4) 伏 安 特 性 (5) 频 率 特 性 (6) 稳 定 性 (7) 温 度 特 性 电 子 工 业 出 版 社 2.光 电 池 （ Photoelectric cell） 光 电

23、池 是 利 用 光 生 伏 特 效 应 把 光 直 接 转 变 成 电 能 的 器 件 。 由于 它 可 把 太 阳 能 直 接 变 电 能 ， 因 此 又 称 为 太 阳 能 电 池 。 它 是 基 于光 生 伏 特 效 应 制 成 的 ， 是 发 电 式 有 源 元 件 。 它 有 较 大 面 积 的 PN结 ，当 光 照 射 在 PN结 上 时 ， 在 结 的 两 端 出 现 电 动 势 。 把 光 电 池 的 半 导 体 材 料 的 名 称 冠 于 光 电 池 (或 太 阳 能 电 池 )之 前 。如 ， 硒 光 电 池 、 硅 光 电 池 等 。 目 前 ,应 用 最 广 、 最 有

24、 发 展 前 途 的 是硅 光 电 池 ， 有 2DR系 列 和 2CR系 列 两 种 。l硅 光 电 池 价 格 便 宜 ， 转 换 效 率 高 ， 寿 命 长 ， 适 于 接 受 红 外 光 。l硒 光 电 池 光 电 转 换 效 率 低 (0.02 )、 寿 命 短 ， 适 于 接 收 可 见 光 (响应 峰 值 波 长 0.56 m)， 最 适 宜 制 造 照 度 计 。l砷 化 镓 光 电 池 转 换 效 率 比 硅 光 电 池 稍 高 ， 光 谱 响 应 特 性 则 与 太 阳光 谱 最 吻 合 ,工 作 温 度 最 高 ， 更 耐 受 宇 宙 射 线 的 辐 射 。 因 此 ，

25、它 在宇 宙 飞 船 、 卫 星 、 太 空 探 测 器 等 电 源 方 面 的 应 用 是 有 发 展 前 途 的 。 电 子 工 业 出 版 社PN 如 图 ,在 一 块 N型 硅 片 上 用 扩 散 的 办 法 掺 入 一 些 P型 杂 质 (如 硼 )形成 PN结 。 当 光 照 到 PN结 区 时 ， 如 果 光 子 能 量 足 够 大 ， 将 在 结 区 附近 激 发 出 电 子 -空 穴 对 ， 光 生 电 子 空 穴 对 的 扩 散 运 动 使 电 子 通过 漂 移 运 动 被 拉 到 N型 区 ， 空 穴 留 在 P区 ， 所 以 在 N区 聚 积 负 电 荷 ，P区 聚 积

26、 正 电 荷 ， 这 样 N区 和 P区 之 间 出 现 电 位 差 。 若 将 PN结 两 端用 导 线 连 起 来 ， 电 路 中 有 电 流 流 过 ， 电 流 的 方 向 由 P区 流 经 外 电路 至 N区 。 若 将 外 电 路 断 开 ， 就 可 测 出 光 生 电 动 势 。1） 光 电 池 的 结 构 和 工 作 原 理+光 SiO2R L(a) 光 电 池 的 结 构 图 I 光(b) 光 电 池 的 工 作 原 理 示 意 图 P N 电 子 工 业 出 版 社光 电 池 符 号 基 本 电 路 等 效 电 路 电 子 工 业 出 版 社 光 电 池 外 形 光 敏 面

27、电 子 工 业 出 版 社 能 提 供 较 大 电 流 的 大 面积 光 电 池 外 形 电 子 工 业 出 版 社 光 电 池 在 动 力 方 面 的 应 用太 阳 能 电 动 机 模 型 太 阳 能 光 电 池 板 太 阳 能 赛 车光 电 池 在 人 造 卫 星 上 的 应 用 电 子 工 业 出 版 社 2)基 本 特 性(1)光 照 特 性硅光电池的光照特性 负载对光电池输出性能的影响 (2)光 谱 特 性 1 硒 光 电 池 ；2 硅 光 电 池 电 子 工 业 出 版 社 (3) 频 率 特 性 1 硒 光 电 池 ；2 硅 光 电 池 (4) 温 度 特 性 UOC 开 路 电

28、 压 ；ISC 短 路 电 流 电 子 工 业 出 版 社 1） 光 敏 二 极 管 （ PD: Photo-Diode） 光 电 二 极 管 和 光 电 池 一 样 ， 其 基 本 结 构 也 是 一 个 PN结 。 它 和光 电 池 相 比 ， 重 要 的 不 同 点 是 结 面 积 小 ， 因 此 它 的 频 率 特 性 特别 好 。 光 生 电 势 与 光 电 池 相 同 ， 但 输 出 电 流 普 遍 比 光 电 池 小 ，一 般 为 几 A到 几 十 A。 按 材 料 分 ， 光 电 二 极 管 有 硅 、 砷 化 镓 、锑 化 铟 光 电 二 极 管 等 许 多 种 。 按 结

29、构 分 ， 有 同 质 结 与 异 质 结 之分 。 其 中 最 典 型 的 是 同 质 结 硅 光 敏 二 极 管 。国 产 硅 光 敏 二 极 管 按 衬 底 材 料 的 导 电 类 型 不 同 ， 分 为 2CU和 2DU两 种 系 列 。 2CU系 列 以 N-Si为 衬 底 ， 2DU系 列 以 P-Si为 衬 底 。2CU系 列 的 光 敏 二 极 管 只 有 两 条 引 线 ， 而 2DU系 列 光 敏 二 极 管 有三 条 引 线 。3.光 敏 晶 体 管 电 子 工 业 出 版 社 光敏二极管符号光 敏 二 极 管 的 结 构 与 一 般 二 极管 相 似 ， 装 在 透 明

30、 玻 璃 外 壳 中 ，其 PN结 装 在 管 顶 ， 可 直 接 受 到光 照 射 。 光 敏 二 极 管 在 电 路 中一 般 是 处 于 反 向 工 作 状 态 电 子 工 业 出 版 社 光 敏 二 极 管 在 没 有 光 照 射 时 ， 反向 电 阻 很 大 ， 光 敏 二 极 管 处 于 截止 状 态 ， 这 时 只 有 少 数 载 流 子 在反 向 偏 压 的 作 用 下 ， 渡 越 阻 挡 层形 成 微 小 的 反 向 电 流 （ 暗 电 流 ） ； 受 光 照 射 时 ， PN结 附 近 受 光 子轰 击 ， 吸 收 其 能 量 而 产 生 电 子 -空 穴 对 ， 从 而

31、使 P区 和 N区 的 少 数载 流 子 浓 度 大 大 增 加 ， 因 此 在 外 加 反 向 偏 压 和 内 电 场 的 作 用 下 ，P区 的 少 数 载 流 子 渡 越 阻 挡 层 进 入 N区 ， N区 的 少 数 载 流 子 渡 越 阻挡 层 进 入 P区 ， 从 而 使 通 过 PN结 的 反 向 电 流 大 为 增 加 ， 这 就 形 成了 光 电 流 。 光 敏 二 极 管 的 光 电 流 I 与 照 度 之 间 呈 线 性 关 系 。 光敏 二 极 管 的 光 照 特 性 是 线 性 的 ， 所 以 适 合 检 测 等 方 面 的 应 用 。 电 子 工 业 出 版 社 硅

32、 光 敏 二 极 管 光 照 特 性 硅 光 敏 二 极 管 伏 安 特 性 2) PIN光 敏 二 极 管 PIN光 敏 二 极 管 是 光 敏 二 极 管 中 的 一 种 。 它 的 结 构 特 点 是 ， 在 P型半 导 体 和 N型 半 导 体 之 间 夹 着 一 层 相 对 很 厚 的 本 征 半 导 体 I层 。 由 于本 征 层 的 引 入 加 大 了 耗 尽 层 厚 度 ， 本 征 层 相 对 于 P、 N区 有 更 高 的 电阻 ， 反 向 偏 压 在 这 里 形 成 高 电 场 区 ， 展 宽 了 光 电 转 换 的 有 效 工 作 区域 ， 降 低 了 暗 电 流 ， 从

33、 而 使 灵 敏 度 得 以 提 高 。 电 子 工 业 出 版 社 PIN光 敏 二 极 管 最 大 特 点 是 频 带 宽 ，可 达 1 GHz。 另 一 个 特 点 是 ， 因 为 I层 很 厚 ， 在 反 偏 压 下 运 用 可 承 受 较高 的 反 向 电 压 ， 线 性 输 出 范 围 宽 。PIN光 敏 二 极 管 的 不 足 是 ： 由 于 I层电 阻 很 大 ， 管 子 的 输 出 电 流 小 ， 一般 多 为 零 点 几 微 安 至 数 微 安 。 目 前有 将 PIN光 敏 二 极 管 与 前 置 运 算 放 大器 集 成 在 同 一 硅 片 上 并 封 装 于 一 个管

34、 壳 内 的 商 品 出 售 。 PIN光 敏 二 极 管 可 用 作 各 种 数 字 与 模 拟 光 纤 传 输 系 统 ， 各 种 家 电遥 控 器 的 接 收 管 （ 红 外 波 段 ） 、 UHF 频 带 小 信 号 开 关 、 中 波 频 带到 1000MHZ之 间 电 流 控 制 、 可 变 衰 减 器 、 各 种 通 信 设 备 收 发 天 线 的高 频 功 率 开 关 切 换 和 RF领 域 的 高 速 开 关 等 。 特 殊 结 构 的 PIN二 极 管 还 可 用 于 测 量 紫 外 线 或 射 线 等 。 电 子 工 业 出 版 社 雪 崩 光 敏 二 极 管 是 利 用

35、 PN结 在 高 反 向 电 压下 产 生 的 雪 崩 效 应 来 工 作 的 一 种 光 敏 二 极管 。 这 种 管 子 工 作 电 压 很 高 ， 100 200 V，接 近 于 反 向 击 穿 电 压 。 结 区 内 电 场 极 强 ，光 生 电 子 在 这 种 强 电 场 中 可 得 到 极 大 的 加速 ， 同 时 与 晶 格 碰 撞 而 产 生 电 离 雪 3) 雪 崩 光 敏 二 极 管 (APD)崩 反 应 。 因 此 ， APD有 很 高 的 内 增 益 ， 可 达 到 几 百 。 当 电 压 等 于 反向 击 穿 电 压 时 ， 电 流 增 益 可 达 106， 即 产

36、生 所 谓 的 雪 崩 效 应 。 目 前 ，噪 声 大 是 雪 崩 光 敏 二 极 管 的 一 个 主 要 缺 点 。 由 于 雪 崩 反 应 是 随 机 的 ，所 以 它 的 噪 声 较 大 ， 特 别 是 工 作 电 压 接 近 或 等 于 反 向 击 穿 电 压 时 ，噪 声 可 增 大 到 放 大 器 的 噪 声 水 平 ， 以 致 无 法 使 用 。 但 由 于 APD的 响应 时 间 极 短 ， 灵 敏 度 很 高 ， 可 广 泛 应 用 于 微 光 信 号 检 测 、 长 距 离 光纤 通 信 、 激 光 测 距 、 激 光 制 导 等 光 电 信 息 传 输 和 光 电 对

37、抗 系 统 。 电 子 工 业 出 版 社 4） 光 敏 三 极 管 (PT: Photo-Triode) 光 敏 三 极 管 有 PNP型 和 NPN型 两 种 。 与普 通 三 极 管 相 似 ， 有 电 流 增 益 ， 灵 敏度 比 光 敏 二 极 管 高 。 多 数 光 敏 三 极 管的 基 极 没 有 引 出 线 ， 只 有 正 负 （ c、 e）两 个 引 脚 ， 所 以 其 外 型 与 光 敏 二 极 管相 似 ， 从 外 观 上 很 难 区 别 。 1集 电 极 引 脚 2管 芯 3外 壳 4玻 璃 聚 光 镜 5发 射 极 引 脚用 N型 硅 材 料 为 衬 底 制 作 的

38、光 敏 三 极管 为 NPN型 结 构 ， 称 为 3DU型 ； 用 P型硅 材 料 为 衬 底 制 作 的 光 敏 三 极 管 为PNP型 结 构 ， 称 为 3CU型 。 电 子 工 业 出 版 社 光 敏 三 极 管 内 部 结 构 a)管 芯 结 构 b） 结 构 简 化 图 6N + 衬 底 ,7N型 集 电 区 , 8SiO2保 护 圈 , 9集 电 结 , 10P型 基 区 , 11N型 发 射 区 , 12发 射 结 光 敏 三 极 管 也 具 有 电 流 增 益 ，只 是 它 的 发 射 极 做 的 很 大 ，以 扩 大 光 的 照 射 面 积 ， 且 其基 极 不 接 引

39、线 。 当 集 电 极 加上 正 电 压 ， 基 极 开 路 时 ， 集电 极 处 于 反 向 偏 置 状 态 。当 光 线 照 射 在 集 电 结 的 基 区时 ,会 产 生 电 子 -空 穴 对 ,在 内电 场 的 作 用 下 ,光 生 电 子 被 拉到 集 电 极 ,基 区 留 下 空 穴 ,使基 极 与 发 射 极 间 的 电 压 升 高 ,这 样 便 有 大 量 的 电 子 流 向 集电 极 ,形 成 输 出 电 流 ,且 集 电极 电 流 为 光 电 流 的 倍 。 电 子 工 业 出 版 社 光 敏 三 极 管 外 形 电 子 工 业 出 版 社 （ 1) 光 谱 特 性（ 2)

40、 伏 安 特 性 （ 3) 光 照 特 性 电 子 工 业 出 版 社 （ 4) 温 度 特 性 （ 5) 光 敏 三 极 管 的 频 率 特 性 电 子 工 业 出 版 社 4.位 置 敏 感 器 件 (PSD) 位 置 敏 感 器 件 (Position Sensitive Detector， PSD)是 一种 对 其 感 光 面 上 入 射 光 点 位 置 敏 感 的 器 件 ， 也 称 为 坐 标 光 电池 。 PSD有 两 种 ， 一 维 PSD和 二 维 PSD。 一 维 PSD用 于 测 定 光 点的 一 维 坐 标 位 置 ， 二 维 PSD用 于 测 定 光 点 的 二 维

41、坐 标 位 置 ，其 工 作 原 理 与 一 维 PSD相 似 。 PSD器 件 在 光 点 位 置 测 量 方 面 有 许 多 优 点 。 例 如 ， 它 对 光斑 的 形 状 无 严 格 要 求 ， 即 它 的 输 出 信 号 与 光 斑 是 否 聚 焦 无 关 ；另 外 ， 它 可 以 连 续 测 量 光 斑 在 PSD上 的 位 置 ， 且 分 辨 力 高 ，一 维 PSD的 位 置 分 辨 力 高 达 0.2 。 m 电 子 工 业 出 版 社 PSD一 般 为 PIN结 构 。 在 硅 板 的 底 层表 面 上 以 胶 合 的 方 式 制 成 2片 均 匀 的P和 N电 阻 层 ，

42、 在 P和 N电 阻 层 之 间 注入 离 子 而 产 生 I层 ， 即 本 征 层 。 在 P层 表 面 电 阻 层 的 两 端 各 设 置 一 个 输出 电 极 。 当 一 束 具 有 一 定 强 度 的 光 点 从 垂 直 于 P的 方 向 照 射 到 PSD的 I层 时 ，光 点 附 近 就 会 产 生 电 子 -空 穴 对 ， 在 PN结 电 场 的 作 用 下 ， 空 穴 进 入 P区 ， 电 子 进 入 N区 。 由 于 P区 掺 杂 浓 度 相 对 较 高 ， 空 穴 迅 速 沿 着 P区表 面 向 两 侧 扩 散 ， 最 终 导 致 P层 空 穴 横 向 (X方 向 )浓 度

43、 呈 现 梯 度 变 化 ，这 时 ， 同 一 层 面 上 的 不 同 位 置 呈 现 一 定 的 电 位 差 ， 这 种 现 象 称 为 横向 光 电 效 应 ， 也 称 侧 向 光 电 效 应 。 电 子 工 业 出 版 社 PSD通 常 工 作 在 反 向 偏 压 状 态 ， 即 PSD的 公 共 极 3接 正 电 压 ， 输出 电 极 1、 2分 别 接 地 。 这 时 ， 流 经 电 极 3的 电 流 I0与 入 射 光 的强 度 成 正 比 ， 流 经 电 极 1、 2的 电 流 I1、 I2与 入 射 光 点 的 位 置 有关 ， 由 于 P层 为 均 匀 电 阻 层 ， 因 此

44、 ， I1、 I2与 入 射 光 点 到 相 应电 极 的 距 离 成 反 比 ， 并 且 有 I0=I1+I2。如 果 将 坐 标 原 点 设 置 在 PSD器 件 的中 心 点 ， I1、 I2与 I0之 间 存 在 如 下关 系 ： 1 A 01 2(1 )2I X IL 2 A 01 2(1 )2I X IL 式 中 ： L为 PSD的 长 度 ； XA为 入 射 光 点 的 位 置 。 电 子 工 业 出 版 社 由 I1、 I2与 I0之 间 的 关 系 式 可 以 得 出2 1A 2 112 I IX LI I 可 见 ， PSD的 测 量 结 果 XA与 I1、 I2的 比 值

45、 关 系 有 关 ， 而 入 射 光 强的 变 化 并 不 影 响 测 量 结 果 。 这 给 测 量 带 来 了 极 大 的 方 便 。 电 子 工 业 出 版 社 主 要 技 术 指 标 如 下 ： 1.芯 片 尺 寸 ： 2mm 20mm 2.光 谱 范 围 （ nm） ： 3801100 3.峰 值 响 应 度 （ A/w） ：典 型 值 :+-20最 大 值 :+-704.位 置 测 量 误 差 （ m） ： 30 1205.位 置 分 辨 率 （ m） ： 1 6.工 作 温 度 :-2060 FTS1-W104 型 一 维 PSD 电 子 工 业 出 版 社 6.2.3 半 导

46、体 光 电 器 件 的 应 用 选 择光 电 器 件 光 谱 响 应 /nm 灵 敏 度/(A/W) 输 出 电 流/mA 光 电 响 应线 性 频 率 响 应/MHz 暗 电 流 及噪 声 应 用范 围 峰 值CdS光 敏 电阻 400 900 640 1 A/lm 10 10 非 线 性 0.001 较 低 集 成 或 分 离式 光 电 开 关CdSe光 敏电 阻 300 1220 750 1 A/lm 10 10 非 线 性 0.001 较 低PN结 光 敏二 极 管 400 1100 750 0.3 0.6 1.0 好 10 最 低 光 电 检 测硅 光 电 池 400 1100 75

47、0 0.3 0.8 1 30 好 0.03 1 较 低 PIN光 敏 二极 管 400 1100 750 0.3 0.6 2.0 好 100 最 低 高 速 光 电 检测G aAs光 敏二 极 管 300 950 850 0.3 0.6 1.0 好 100 最 低 高 速 光 电 检测 H gCdTe光敏 二 极 管 1000 12000 与 Cd组分 有 关 好 10 较 低 红 外 探 测光 敏 三 极 管3DU 400 1100 880 0.1 2 1 8 线 性 差 0.2 低 光 电 探 测 与开 关 电 子 工 业 出 版 社 6.3 固 态 图 像 传 感 器 固 态 图 像 传

48、 感 器 (solid state imaging sensor)是 指 在 同 一半 导 体 衬 底 上 生 成 若 干 个 光 敏 单 元 与 位 移 寄 存 器 构 成 一 体 的 集成 光 电 器 件 ,其 功 能 是 把 按 空 间 分 布 的 光 强 信 息 转 换 成 按 时 序串 行 输 出 的 电 信 号 。 CCD 电 荷 耦 合 器 件 (charge coupled device)是 其 中 应 用 最 广泛 的 一 种 。CCD自 1970年 问 世 以 后 ， 由 于 它 的 低 噪 声 等 特 点 ， 被 广 泛 应 用于 广 播 电 视 、 可 视 电 话 和

49、传 真 、 数 码 照 相 机 、 摄 像 机 等 方 面 ，在 自 动 检 测 和 控 制 领 域 也 显 示 出 广 阔 的 应 用 前 景 。 电 子 工 业 出 版 社 线 阵 CCD外 形 电 子 工 业 出 版 社 面 阵 CCD外 形 电 子 工 业 出 版 社 线 阵 CCD在 扫 描 仪 中 的 应 用 电 子 工 业 出 版 社 线 阵 CCD用 于 字 符 识 别 电 子 工 业 出 版 社 CCD用 于 图 像 记 录 电 子 工 业 出 版 社 CCD数 码 摄 像 机 电 子 工 业 出 版 社 一 个 完 整 的 CCD器 件 由 光 敏 元 、 转 移 栅 、

50、移 位 寄 存 器 及 一些 辅 助 输 入 、 输 出 电 路 组 成 。6.3.1 CCD的 结 构 和 工 作 原 理 光 敏 元 是 在 P型 （ 或 N型 ） 硅 衬 底 上 生 长 一 层 厚 度 约 为120nm的 SiO 2， 再 在 SiO2层 上 依 次 沉 积 铝 电 极 而 构 成 MOS的 电容 式 转 移 器 。CCD的 工 作 过 程 分 为 三 步 ： 1） 信 号 电 荷 的 注 入 (光 敏 元 阵列 )； 2） 信 号 电 荷 的 转 移 (转 移 栅 )； 3） 信 号 电 荷 的 读 出(移 位 寄 存 器 )。 1 MOS光 敏 单 元 电 子 工

51、业 出 版 社 光 敏 元 结 构 P型 Si衬 底SiO2绝 缘 层金 属 电 极+ 耗 尽 区 (势 阱 )光 线MOS(金 属 -氧 化 物 -半 导 体 )阵 列电 子光 敏 元 阵 列 实 现 了 光 图 像 到 电 荷 图 的 转 换 电 子 工 业 出 版 社 当 向 电 极 加 正 偏 压 时 ， 在 电 场 的 作 用 下 ， 电 极 下 的 P型 硅 区 域里 的 空 穴 被 赶 尽 ， 从 而 形 成 一 个 耗 尽 区 ， 也 就 是 说 ， 对 带 负 电的 电 子 而 言 是 一 个 势 能 很 低 的 区 域 ， 这 部 分 称 为 “ 势 阱 ” 。 如果 此

52、时 有 光 线 入 射 到 半 导 体 硅 片 上 ， 在 光 子 的 作 用 下 ， 半 导 体硅 片 上 就 产 生 了 光 生 电 子 和 空 穴 ， 光 生 电 子 就 被 附 近 的 势 阱 所吸 收 (或 称 为 “ 俘 获 ” )， 而 同 时 产 生 的 空 穴 则 被 电 场 排 斥 出 耗尽 区 。 此 时 势 阱 内 所 吸 收 的 光 生 电 子 数 量 与 入 射 到 势 阱 附 近 的光 强 成 正 比 。 人 们 也 称 这 样 的 一 个 MOS光 敏 元 为 一 个 像 素 ， 把 一个 势 阱 所 收 集 的 若 干 光 生 电 荷 称 为 一 个 电 荷

53、包 。 通 常 在 半 导 体 硅 片 上 制 有 几 百 或 几 千 个 相 互 独 立 的 MOS光 敏 元 ，呈 线 阵 或 面 阵 排 列 。 在 金 属 电 极 上 施 加 一 正 电 压 时 ， 在 半 导 体硅 片 上 就 形 成 几 百 或 几 千 个 相 互 独 立 的 势 阱 。 如 果 照 射 在 这 些光 敏 元 上 的 是 一 幅 明 暗 起 伏 的 图 像 ， 那 么 通 过 这 些 光 敏 元 就 会将 其 转 换 成 一 幅 与 光 照 强 度 相 对 应 的 光 生 电 荷 图 像 。 电 子 工 业 出 版 社 MOS光 敏 元 及 数 据 面 的 显 微

54、照 片CCD光 敏 元 显 微 照 片 CCD读 出 移 位 寄 存 器的 数 据 面 显 微 照 片 电 子 工 业 出 版 社 2 读 出 移 位 寄 存 器 读 出 移 位 寄 存 器 是 电 荷 图 像 的 输 出 电 路 ， 如 图 。 它 也 是 MOS结 构 ， 但 在 半 导 体 的 底 部 覆 盖 上 一 层 遮 光 层 ， 防 止 外 来 光 线 的干 扰 。实 现 电 荷 定 向 转 移 的控 制 方 法 ， 非 常 类 似于 步 进 电 动 机 的 步 进控 制 方 式 。 也 有 二 相 、三 相 等 控 制 方 式 之 分 。下 面 以 三 相 控 制 方 式为 例

55、 说 明 读 出 移 位 寄存 器 控 制 电 荷 定 向 转移 的 过 程 。 电 子 工 业 出 版 社 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P1 P1 P2 P2 P3 P3P 1 P1P2 P2P3 P3(a) 123 t0 t1t2 t3 t (b)电 荷 转 移 过 程t=t0t=t1t=t2t=t3 0 电 子 工 业 出 版 社 3 电 荷 的 输 出如 图 所 示 为 利 用 二 极 管 的 输 出 方 式 。 在 阵 列 末 端 衬 底 上 扩 散 形成 输 出 二 极 管 ， 当 输 出 二 极 管 加 上 反 相 偏 压 时 ， 在

56、结 区 内 产 生耗 尽 层 。 当 信 号 电 荷 在 时 钟 脉 冲 作 用 下 移 向 输 出 二 极 管 ， 并 通过 输 出 栅 极 OG转 移 到 输 出 二 极 管 耗 尽 区 内 时 ， 信 号 电 荷 将 作 为二 极 管 的 少 数 载 流 子 而 形 成 反 向 电 流 Io。 输 出 电 流 的 大 小 与 信号 电 荷 大 小 成 正 比 ， 并 通 过 负 载 电 阻 R1变 为 信 号 电 压 Uo输 出 。 电 子 工 业 出 版 社 6.3.2 线 阵 CCD图 像 传 感 器转 移 栅 光 积 分 单 元不 透 光 的 电 荷 转 移 结 构 光 积 分 区

57、输 出转 移 栅 (a)(b)线 型 CCD图 像 传 感 器 输 出 电 子 工 业 出 版 社 在 每 一 个 光 敏 元 件 上 都 有 一 个 梳 状 公 共 电 极 ,由 一 个 P型 沟阻 使 其 在 电 气 上 隔 开 。 当 入 射 光 照 射 在 光 敏 元 件 阵 列 上 ,梳状 电 极 施 加 高 电 压 时 ,光 敏 元 件 聚 集 光 电 荷 ,进 行 光 积 分 ,光电 荷 与 光 照 强 度 和 光 积 分 时 间 成 正 比 。 在 光 积 分 时 间 结 束 时 ,转 移 栅 上 的 电 压 提 高 (平 时 低 电 压 ),与 CCD对 应 的 电 极 也

58、同 时处 于 高 电 压 状 态 。 然 后 ,降 低 梳 状 电 极 电 压 ， 各 光 敏 元 件 中所 积 累 的 光 电 电 荷 并 行 地 转 移 到 移 位 寄 存 器 中 。 当 转 移 完 毕 ,转 移 栅 电 压 降 低 ,梳 妆 电 极 电 压 回 复 原 来 的 高 电 压 状 态 ,准 备下 一 次 光 积 分 周 期 。 同 时 ,在 电 荷 耦 合 移 位 寄 存 器 上 加 上 时钟 脉 冲 ,将 存 储 的 电 荷 从 CCD中 转 移 ,由 输 出 端 输 出 。 这 个 过程 重 复 地 进 行 就 得 到 相 继 的 行 输 出 ,从 而 读 出 电 荷

59、图 形 。 电 子 工 业 出 版 社 1024单 元14m 14m二 相 时 钟 (5V) 电 子 工 业 出 版 社 6.3.3 面 阵 CCD图 像 传 感 器 光 栅 报 时 钟二 相 驱 动 输 出 寄 存 器 检 波 二 极 管 视 频 输 出垂 直 转 移寄 存 器感 光 区二 相 驱 动 电 子 工 业 出 版 社 感 光 单 元 和 存 储 单 元 交 替 排 列 。 在 感 光 区 光 敏 元 件 积 分结 束 时 ， 转 移 控 制 栅 打 开 ， 电 荷 信 号 进 入 存 储 区 。 随 后 ，在 每 个 水 平 回 扫 周 期 内 ， 存 储 区 中 整 个 电 荷

60、 图 像 一 次 一 行地 向 上 移 到 水 平 读 出 移 位 寄 存 器 中 。 接 着 这 一 行 电 荷 信 号在 读 出 移 位 寄 存 器 中 向 右 移 位 到 输 出 器 件 ， 形 成 视 频 信 号输 出 。 这 种 结 构 的 器 件 操 作 简 单 ， 但 单 元 设 计 复 杂 ， 感 光单 元 面 积 减 小 ， 图 像 清 晰 。 目 前 ， 面 阵 CCD图 像 传 感 器 使 用 得 越 来 越 多 ， 发 达 国 家所 能 生 产 的 产 品 的 单 元 数 也 越 来 越 多 ， 高 端 数 码 相 机 最 多已 超 过 4096 4096像 元 ， 我

61、 国 主 流 家 用 数 码 相 机 的 面 阵 CCD图 像 传 感 器 已 经 达 到 500万 1000万 像 素 。 电 子 工 业 出 版 社 光 电 传 感 器 的 应 用 示 例光 电 传 感 器 可 以 应 用 于 多 种 非 电 量 的 测 量 。 根 据 光 通 量 对 光 电 元 件的 作 用 原 理 不 同 ， 按 照 其 输 出 量 的 性 质 可 将 光 电 传 感 器 分 为 两 类 ：一 类 是 把 被 测 量 转 换 为 与 之 成 单 值 对 应 关 系 的 连 续 变 化 的 光 电 流 ，称 为 模 拟 式 光 电 传 感 器 ； 另 一 类 是 把 被

62、 测 量 转 换 为 断 续 变 化 的 光 电流 ， 系 统 输 出 为 开 关 量 的 电 信 号 ， 称 为 数 字 式 光 电 传 感 器 。1.模 拟 式 光 电 传 感 器 的 应 用 (a) 被 测 物 是 光 源 (b) 被 测 物 吸 收 光 通 量 (c) 被 测 物 是 有 反 射 能 力 的 表 面 (d) 被 测 物 遮 蔽 光 通 量 电 子 工 业 出 版 社 光 电 式 浊 度 计 工 作 原 理 被 测 物 吸 收 光 通 量 1恒 流 源 2半 导 体 激 光 器 3半 反 半 透 镜 4反 射 镜 5被测 水 样 6、 9光 电 池 7、 10电 流 /电

63、 压 转 换 器 8标 准 水 样 参 比 通 道 电 子 工 业 出 版 社 光 电 式 浊 度 计 和 含 沙 量 测 量将 装 有 浊 水 的 试管 插 入 仪 器 中 电 子 工 业 出 版 社 烟 雾 报 警 器 外 形 无 烟 雾 时 ， 光 敏 元 件接 收 到 LED发 射 的 恒 定 红外 光 。 而 在 火 灾 发 生 时 ，烟 雾 进 入 检 测 室 ， 遮 挡 了部 分 红 外 光 ， 使 光 敏 三 极管 的 输 出 信 号 减 弱 ， 经 阀值 判 断 电 路 后 ， 发 出 报 警信 号 。 烟 雾 电 子 工 业 出 版 社 无 线 烟 雾 报 警 器 内 部

64、结 构 可 发 出 高 分 贝 笛 鸣声 的 蜂 鸣 器 电 子 工 业 出 版 社 无 线 火 灾 烟 雾 传 感 器 无 线 火 灾 烟 雾 传 感 器 可 以 固 定 在 墙 体 或 者 天 花 板 上 。它 内 部 使 用 一 节 9伏 层 叠 电 池 供 电 ， 工 作 在 警 戒 状 态 时 ，工 作 电 流 仅 为 15微 安 ， 报 警 发 射 时 工 作 电 流 为 20毫 安 。 当探 测 到 初 期 明 火 或 者 烟 雾 达 到 一 定 浓 度 时 ， 传 感 器 的 报 警蜂 鸣 器 立 即 发 出 90分 贝 的 连 续 报 警 ， 工 作 指 示 灯 快 速 连

65、续闪 烁 ， 无 线 发 射 器 发 出 无 线 报 警 信 号 ， 通 知 远 方 的 接 收 主机 ， 将 报 警 信 息 传 递 出 去 。 无 线 发 射 器 的 报 警 距 离 在 空 旷 地 可 以 达 到 200米 ， 在 有阻 挡 的 普 通 家 庭 环 境 中 可 以 达 到 20米 。 电 子 工 业 出 版 社 光 电 式 带 材 跑 偏 检 测 器 被 测 物 遮 挡 光 通 量 的 应 用 实 例 光 电 传 感 器 带 材 走 偏 时 ，边 缘 经 常 与 传 送机 械 发 生 碰 撞 ，易 出 现 卷 边 ， 造成 废 品 。 当 带 材 处 于 正 确 位 置

66、（ 中 间 位 置 ） 时 ， 放 大 器 输 出 电 压U o为 零 ； 当 带 材 左 偏 时 ， 遮 光 面 积 减 小 ， 输 出 电 压 反 映 了 带材 跑 偏 的 方 向 及 大 小 。 电 子 工 业 出 版 社 光 电 式 带 材 跑 偏 检测 控 制 器 原 理 1 被 测 带 材 ； 2卷 取 电机 ； 3卷 取 辊 ； 4液 压缸 ； 5活 塞 ； 6滑 台 ；7光 电 检 测 装 置 ； 8光源 ； 9、 10透 镜 ； 11-光敏 电 阻 R 1 ； 12遮 光 罩 电 子 工 业 出 版 社 被 测 物 体 反 射 光 通 量 的 应 用 实 例 反 射 式 烟 雾 报 警 器 在 没 有 烟 雾 时 ， 由于 红 外 对 管 相 互 垂 直 ，烟 雾 室 内 又 涂 有 黑 色吸 光 材 料 ， 所 以 红 外LED发 出 的 红 外 光 无法 到 达 红 外 光 敏 三 极管 。 当 烟 雾 进 入 烟 雾 室 后 ， 烟 雾 的 固 体 粒 子 对 红 外 光 产 生 漫 反射 （ 图 中 只 画 出 几 个 微 粒 的 反 射 示 意 ） ， 使