【正文】 6之間，可見(jiàn)光敏電阻的靈敏度很高。由于不同材料的光敏 20 40 60 80 100 I / % f / Hz 0 10 102 103 104 電阻 時(shí)延特性不同，所以它們的頻率特性也不同，如圖。C 二、光電池 光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件 。 若將外電路斷開(kāi) ， 就可測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì) 。反向電流也叫做 暗電流 ．當(dāng)光照射時(shí)，光敏二極管的工作原理與光電池的工作原理很相似。故在可見(jiàn)光或探測(cè)赤熱狀態(tài)物體時(shí) ， 一般選用硅管；但對(duì)紅外線進(jìn)行探測(cè)時(shí) ,則采用鍺管較合適 。 對(duì)于鍺管 ， 入射光的調(diào)制頻率要求在 5kHz以下 。 它的核心是 電荷轉(zhuǎn)移器件 CTD(Charge Transfer Device),最常用的是電荷耦合器件 CCD(Charge Coupled Device)。 隨著控制脈沖的分配 ， 少數(shù)載流子便從 CCD的一端轉(zhuǎn)移到最終端 。這種結(jié)構(gòu)易于引起圖像模糊。 三、光電耦合器 光電耦合器是由一發(fā)光元件和一光電傳感器同時(shí)封裝在一個(gè)外殼內(nèi)組合而成的轉(zhuǎn)換元件 。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反光與不反光交替出現(xiàn)，光電敏感器件間斷地接收光的反射信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)。當(dāng)光電池受光照射時(shí) ， 產(chǎn)生較高的電動(dòng)勢(shì) ， 只要光強(qiáng)大于某一設(shè)定的閾值 ， 系統(tǒng)就改變工作狀態(tài) ， 達(dá)到開(kāi)關(guān)目的 。 當(dāng)入射光通量相同時(shí) ， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的方式工作或進(jìn)行跟蹤 。 如果煙道濁度增加 ，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加 ， 到達(dá)光檢測(cè)器的光減少 ， 因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化 。接著這一行電荷信號(hào)在讀出移位寄存器中向右移位到輸出器件，形成視頻信號(hào)輸出。 轉(zhuǎn)移柵 光積分單元 不透光的電荷轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu) 光積分區(qū) 輸出 轉(zhuǎn)移柵 (a) (b) 線型 CCD圖像傳感器 輸出 3．面型 CCD圖像傳感器 面型 CCD圖像傳感器由感光區(qū) 、 信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)和輸出轉(zhuǎn)移部分組成 。 CCD電荷的注入通常有光注入 、電注入和熱注入等方式 。 圖 (a)是在待測(cè)轉(zhuǎn)速軸上固定一帶孔的轉(zhuǎn)速調(diào)置盤(pán)，在調(diào)置盤(pán)一邊由白熾燈產(chǎn)生恒定光，透過(guò)盤(pán)上小孔到達(dá)光敏二極管組成的光電轉(zhuǎn)換器上，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大整形電路輸出整齊的脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)速由該脈沖頻率決定。從特性曲線可以看出，溫度變化對(duì)光電流的影響很小，而對(duì)暗電流的影響很大．所以電子線路中應(yīng)該對(duì)暗電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償，否則將會(huì)導(dǎo)致輸出誤差。 （ 1）光譜特性 相對(duì)靈敏度/% 硅 鍺 入射光 λ/197。 鍺光敏二極管有 A， B， C， D四類(lèi)；硅光敏二極管有 2CU1A～ D系列 、 2DU1～ 4系列 。 光電池的示意圖 硅光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示 。 例如 ， 可利用制冷器使光敏電阻的溫度降低 。 在一定的光照度下 ， 所加的電壓越大 ， 光電流越大 ， 而且無(wú)飽和現(xiàn) 50 100 150 200 1 2 U/V 0 20 40 象 。 此時(shí)流過(guò)的電流 。 2玻璃窗口 。 基于該效應(yīng)的光電器件有光電池和光敏二極管 、三極管 。外光電效應(yīng)多發(fā)生于金屬和金屬氧化物，從光開(kāi)始照射至金屬釋放電子所需時(shí)間不超過(guò) 109s。 當(dāng)價(jià)帶中一個(gè)電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中，在價(jià)帶中就留下了一個(gè)電子的空位。 第一節(jié) 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 一 、 半導(dǎo)體的光吸收 當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí) ， 價(jià)帶中的電子受到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊 ， 并使其由價(jià)帶越過(guò)禁帶躍入導(dǎo)帶 ， 如圖 ， 使材料中導(dǎo)帶內(nèi)的電子和價(jià)帶內(nèi)的空穴濃度增加 ， 從而使電導(dǎo)率變大 。對(duì)于絕緣體材料，由于禁帶寬度 Eg很大，價(jià)帶中的電子很難遷到導(dǎo)帶中去，因而它表現(xiàn)出良好的絕緣性能。 基于外光電效應(yīng)的光電器件有光電管 、 光電倍增管等 。 導(dǎo)帶 價(jià)帶 禁帶 自由電子所占能帶 不存在電子所占能帶 價(jià)電子所占能帶 Eg 材料的光導(dǎo)性能決定于禁帶寬度，對(duì)于一種光電導(dǎo)材料，總存在一個(gè)照射光波長(zhǎng)限 λ0，只有波長(zhǎng)小于 λ0的光照射在光電導(dǎo)體上，才能產(chǎn)生電子能級(jí)間的躍進(jìn)，從而使光電導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加。 光導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng) ， 只限于光照的表面薄層 ， 雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴(kuò)散到內(nèi)部去 ， 但擴(kuò)散深度有 A 金屬封裝的硫化鎘光敏電阻結(jié)構(gòu)圖 光導(dǎo)電材料 絕緣襯低 引線 電極 引線 光電導(dǎo)體 限 ， 因此光電導(dǎo)體一般都做成薄層 。 RG RL E I 2. 光敏電阻的主要參數(shù)和基本特性 （ 1）暗電阻、亮電阻、光電流 暗電流： 光敏電阻在室溫條件下 ， 全暗 （ 無(wú)光照射 ）后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間測(cè)量的電阻值 ， 稱為暗電阻 。 20 40 60 80 100 40 80 120 160 200 240 λ/μm 3 1 2 相對(duì)靈敏度 1—— 硫化鎘 2—— 硒化鎘 3—— 硫化鉛 （ 4） 伏安特性 在一定照度下 ， 加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關(guān)系稱為伏安特性 。 隨著溫度的升高 ， 其暗電阻和靈敏度下降 ， 光譜特性曲線的峰值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng) 。 ?砷化鎵光電池轉(zhuǎn)換效率比硅光電池稍高 ， 光譜響應(yīng)特性則與太陽(yáng)光譜最吻合 。 2CU系列以 NSi為襯底， 2DU系列以 PSi為襯底。 當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增加時(shí) ， 相對(duì)靈敏度要下降 。 暗電流 /mA 光電流 /mA 10 20 30 40 50 60 70 T /186。 透射式光電轉(zhuǎn)速表。 也有二相 、 三相等控制方式之分 。 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 。即一列感光單元，一列不透光的存儲(chǔ)單元交替排列。 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 。 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 。 +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 。 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 。 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 。 在垂直回掃結(jié)束后 ， 感光區(qū)回復(fù)到積光狀態(tài) 。 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) 。 CCD的最小單元是在 P型（ 或 N型 ） 硅襯底上生長(zhǎng)一層厚度約為 120nm的SiO2， 再在 SiO2層上依次沉積鋁電極而構(gòu)成MOS的電容式轉(zhuǎn)移器 。 光電式邊緣位置傳感器由白熾燈光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電器件組成，其結(jié)構(gòu)如圖 l0． 30所示。 因此 ， 只要將入射光照在發(fā)射極 e與基極 b之間的 PN結(jié)附近 ， 所產(chǎn)生的光電流看作基極電流 ， 就可將光敏三極管看作一般的晶體管 。光敏二極管的光照特