【正文】 0 800 1000 0 （ 3）光照特性 光敏三極管的光照特性如圖所示。 暗電流 /mA 光電流 /mA 10 20 30 40 50 60 70 T /186。 （ 5）光敏三極管的頻率特性 光敏三極管的頻率特性曲線如圖所示 。硅管的頻率響應(yīng)要比鍺管好 。這光束由帶材遮擋一部分，另一部分射到角矩陣反射鏡 6后被反射，又經(jīng)透鏡 半透反射鏡 3和雙凸鏡 7會(huì)聚于光敏晶體管 8上。 透射式光電轉(zhuǎn)速表。 在待測(cè)轉(zhuǎn)速的軸上固定一個(gè)涂上黑白相間條紋的圓盤(pán)，它們具有不同的反射率。 CCD自 1970年問(wèn)世以后 ， 由于它的低噪聲等特點(diǎn) ， CCD圖象傳感器廣泛的被應(yīng)用在微光電視攝像 、 信息存儲(chǔ)和信息處理等方面 。 當(dāng)向 SiO2表面的電極加正偏壓時(shí) ， P型硅襯底中形成耗盡區(qū) （ 勢(shì)阱 ） ， 耗盡區(qū)的深度隨正偏壓升高而加大 。 也有二相 、 三相等控制方式之分 。 圖 (b)采用電注入方式 。 終端的輸出二極管搜集了少數(shù)載流子 ，送入放大器處理 ， 便實(shí)現(xiàn) 電荷移動(dòng) 。 在光積分時(shí)間結(jié)束時(shí) ,轉(zhuǎn)移柵上的電壓提高 (平時(shí)低電壓 ),與 CCD對(duì)應(yīng)的電極也同時(shí)處于高電壓狀態(tài) 。 這個(gè)過(guò)程重復(fù)地進(jìn)行就得到相繼的行輸出 ,從而讀出電荷圖形 。 目前存在三種典型結(jié)構(gòu)形式 ， 如圖所示 。 二相驅(qū)動(dòng) 視頻輸出 行 掃 描 發(fā) 生 器 輸出寄存器 檢波二極管 二相驅(qū)動(dòng) 感光區(qū) 溝阻 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 感光區(qū) 存儲(chǔ)區(qū) 析像單元 視頻輸出 輸出柵 串行讀出 面型 CCD圖像傳感器結(jié)構(gòu) (a) (b) 圖 （ b） 所示結(jié)構(gòu)增加了具有公共水平方向電極的不透光的信息存儲(chǔ)區(qū) 。 當(dāng)整幀視頻信號(hào)自存儲(chǔ)移出后 ， 就開(kāi)始下一幀信號(hào)的形成 。即一列感光單元，一列不透光的存儲(chǔ)單元交替排列。這種結(jié)構(gòu)的器件操作簡(jiǎn)單，但單元設(shè)計(jì)復(fù)雜，感光單元面積減小，圖像清晰。 絕緣玻璃 發(fā)光二極管 透明絕緣體 光敏三極管 塑料 發(fā)光二極管 光敏三極管 透明樹(shù)脂 1. 光電耦合器的結(jié)構(gòu) 采用金屬外殼和玻璃絕緣的結(jié)構(gòu) ， 在其中部對(duì)接 ， 采用環(huán)焊以保證發(fā)光二極管和光敏二極管對(duì)準(zhǔn) ， 以此來(lái)提高靈敏度 。 (a) (b) (c) (d) 光電耦合器的組合形式 該形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，通常用于 50kHz以下工作頻率的裝置內(nèi)。 一、煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀 防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一 。 第五節(jié) 光電傳感器的應(yīng)用舉例 平行 光源 光電 探測(cè) 放大 顯示 刻度 校正 報(bào)警器 吸收式煙塵濁度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖 煙道 二、光電轉(zhuǎn)速傳感器 2 3 1 2 3 1 (a) (b) 光電數(shù)字式轉(zhuǎn)速表工作原理圖 下圖是光電數(shù)字式轉(zhuǎn)速表的工作原理圖。 三、光電池應(yīng)用 光電池主要有兩大類(lèi)型的應(yīng)用： ?將光電池作光伏器件使用 ， 利用光伏作用直接將大陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能 ， 即太陽(yáng)能電池 。 ?將光電池作光電轉(zhuǎn)換器件應(yīng)用 ， 需要光電池具有靈敏度高 、 響應(yīng)時(shí)間短等特性 ， 但不必需要像太陽(yáng)電池那樣的光電轉(zhuǎn)換效率 。 調(diào)節(jié)控制器 逆變器 交流負(fù)載 太陽(yáng) 電池 方陣 直流負(fù)載 太陽(yáng)能電池電源系統(tǒng) 阻塞二極管 2．光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用 光電池作為光電探測(cè)使用時(shí) ， 其基本原理與光敏二極管相同 ， 但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同 。 當(dāng)系統(tǒng)略有偏差時(shí) ， 電路輸出差動(dòng)信號(hào)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾正 ， 以此達(dá)到跟蹤的目的 。 (c) 光電池觸發(fā)電路 R1 R2 R3 R4 R5 R6 BG1 BG2 BG3 BG4 C1 C2 C3 +12V W 圖 (c)為光電池觸發(fā)電路 。 在 實(shí) 際 應(yīng) 用中 ， 主要利用光電池的光照特性、 光譜特性 、 頻率特性和溫度特性等 ， 通過(guò)基本電路與其它電子線路的組合可實(shí)現(xiàn)或自動(dòng)控制的目的 。 +12V 5G23 (d) 光電池放大電路 C3 12V W R1 R2 R3 R4 R5 C1 C2 1 8 7 6 5 4 3 2 圖 (d)為光電池放大電路 。 無(wú)光照時(shí) ， 系統(tǒng)處于某一工作狀態(tài) ， 如通態(tài)或斷態(tài) 。 (a) 光電追蹤電路 +12V R4 R3 R6 R5 R2 R1 W BG1 BG2 圖 (a)為光電地構(gòu)成的光電跟蹤電路 ， 用兩只性能相似的同類(lèi)光電池作為光電接收器件 。 光電池應(yīng)用舉例如下： 1．太陽(yáng)電池電源 太陽(yáng)電池電源系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池方陣、蓄電池組、調(diào)節(jié)控制和阻塞二極管組成。 太陽(yáng)能電池已在宇宙開(kāi)發(fā) 、 航空 、 通信設(shè)施 、 太陽(yáng)電池地面發(fā)電站 、日常生活和交通事業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 。 在待測(cè)轉(zhuǎn)速的軸上固定一個(gè)涂上黑白相間條紋的圓盤(pán)，它們具有不同的反射率。 煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的 。 該組合形式采用了放大三極管構(gòu)成的高傳輸效率的光電耦合器，適用于直接驅(qū)動(dòng)和較低頻率的裝置中。 管心先裝于管腳上 ， 中間再用透明樹(shù)脂固定 ， 具有集光作用， 故此種結(jié)構(gòu)靈敏度較高 。我國(guó)也能生產(chǎn) 512 320像元的面型 CCD圖像傳感器。隨后，在每個(gè)水平回掃周期內(nèi)，存儲(chǔ)區(qū)中整個(gè)電荷圖像一次一行地向上移到水平讀出移位寄存器中。 光柵報(bào)時(shí)鐘 二相驅(qū)動(dòng) 輸出寄存器 檢波二極管 視頻輸出 垂直轉(zhuǎn)移 寄存器 感光區(qū) 二相驅(qū)動(dòng) (c) 圖 (c)所示結(jié)構(gòu)是用得最多的一種結(jié)構(gòu)形式。 在垂直回掃結(jié)束后 ， 感光區(qū)回復(fù)到積光狀態(tài) 。行掃描電路將光敏元件內(nèi)的信息轉(zhuǎn)移到水平（行）方向上，由垂直方向的寄存器將信息轉(zhuǎn)移到輸出二極管，輸出信號(hào)由信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)換為視頻圖像信號(hào)。 單 、 雙數(shù)光敏元件中的信號(hào)電荷分別轉(zhuǎn)移到上 、 下方的移位寄存器中 ， 然后 ， 在控制脈沖的作用下 ， 自左向右移動(dòng) ， 在輸出端交替合并輸出 ， 這樣就形成了原來(lái)光敏信號(hào)電荷的順序 。 當(dāng)轉(zhuǎn)移完畢 ,轉(zhuǎn)移柵電壓降低 ,梳妝電極電壓回復(fù)原來(lái)的高電壓狀態(tài) ,準(zhǔn)備下一次光積分周期 。 在每一個(gè)光敏元件上都有一個(gè)梳狀公共電極 ,由一個(gè) P型溝阻使其在電氣上隔開(kāi) 。然后 ， p3的電位升高 ， P2回到低電位 ， 電荷包從 P2下轉(zhuǎn)到 P3下的勢(shì)阱 （ t=t3） ， 以此控制 ， 使 P1下的電荷轉(zhuǎn)移到P3下 。 見(jiàn)圖 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P1 P1 P2 P2 P3 P3 (a)