光電傳感器ppt課件(參考版)
2025-05-06 18:07本頁面
【正文】 v 、光電池、光敏二極管和光敏三極管的性能差異 ,給出什么情況下應(yīng)選用哪種器件最為合適的評述。若某光電倍增管的 δ＝ 4，倍增極數(shù)目為 n=10,輸出陽極電流為 20A。v 思考題：v ，屬于何種光電效應(yīng)？ 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)動和較低頻率的裝置中。2. 光電耦合器的組合形式(a)(b)(c)(d)光電耦合器的組合形式該形式結(jié)構(gòu)簡單、成本低，通常用于 50kHz以下工作頻率的裝置內(nèi)。(a)金屬密封型 (b)塑料密封型采用雙列直插式用塑料封裝的結(jié)構(gòu)。光電耦合器是由一發(fā)光元件和一光電傳感器同時封裝在一個外殼內(nèi)組合而成的轉(zhuǎn)換元件。光電耦合器所以，它在長線傳輸資訊中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。v 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。v 輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。 CCD和 CMOS比較v CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于 CMOS傳感器，而 CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點(diǎn)。v CMOS的耗電量只有普通 CCD的 1/3左右。CMOS圖像傳感器與 CCD圖像傳感器一樣，可用于自動控制、自動測量、攝影攝像、圖像識別等各個領(lǐng)域。v 二維像素矩陣面上各個像素的光敏二極管光生和積蓄的電荷依次放大輸出。CMOS面型圖像傳感器則是由光敏二極管和 CMOS型放大器組成的二維像素矩陣，并分別設(shè)有 X－ Y水平與垂直選址掃描電路。v光敏二極管陣列在受到光照時，便產(chǎn)生相應(yīng)于入射光量的電荷。CMOS線型圖像傳感器構(gòu)成v CMOS線型圖像傳感器由光敏二極管和 CMOS型放大器陣列以及掃描電路集成在一塊芯片上制成。v v CMOS圖像傳感器vv 當(dāng) CMOS型放大器的柵源電壓 uGS=0時， CMOS型放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，即 iD=0。vCMOS型光電轉(zhuǎn)換器件v CMOS型放大器：以增強(qiáng)型 NMOS場效應(yīng)管 V1作為共源放大管，以增強(qiáng)型 PMOS場效應(yīng)管 V V3構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負(fù)載，就構(gòu)成了 CMOS型放大器。固態(tài)圖像傳感器輸出信號具有如下特點(diǎn)：(1)與光像位置對應(yīng)的時間先后性，即能輸出時間系列信號；(2)串行的各個脈沖可以表示不同信號，即能輸出模擬信號；(3)能夠精確反映焦點(diǎn)面信息，即能輸出焦點(diǎn)面信號。行轉(zhuǎn)移（ LT）幀轉(zhuǎn)移（ FT）行間轉(zhuǎn)移（ ILT）方式彩色 CCD圖像傳感器v 被測景物的圖像的每一個光點(diǎn)由彩色矩陣濾光片分解為紅、綠、藍(lán)三個光點(diǎn)，分別照射到每一個像素的三個光敏二極管上，各自產(chǎn)生的光生電荷分別代表該像素紅、綠、藍(lán)三個光點(diǎn)的亮度。 面陣 CCD圖像傳感器由雙讀式結(jié)構(gòu)線陣構(gòu)成，它有多種類型。面型 CCD圖像傳感器由感光區(qū)、信號存儲區(qū)和輸出轉(zhuǎn)移部分組成。器件尺寸縮短。雙讀式結(jié)構(gòu)，與長度相同的單讀式式相比較，可以獲得高出兩倍的分辨率。 (a)單讀式 （ b）雙讀示 圖 53 光敏元件與移位寄存器分離式結(jié)構(gòu) CCD電容器陣列在這里只起移位寄存器的作用。v 另外，直接采用 MOS電容器感光雖然有不少優(yōu)點(diǎn)，但它對藍(lán)光的透過率差，靈敏度低。（三相驅(qū)動）v MOS電容器實(shí)質(zhì)上是一種光敏元件與移位寄存器合而為一的結(jié)構(gòu)，稱為 光積蓄式結(jié)構(gòu) ，這種結(jié)構(gòu)最簡單。實(shí)現(xiàn)電荷定向轉(zhuǎn)移的條件是：連續(xù)地按一定時間間隔依次偏置柵極，當(dāng)正電壓依次加到柵極上，電荷逐步移到電勢極小值處，最后從漏極移出。景物 CCD面陣存儲顯示透鏡 濾光片放大器圖 52 面陣 MOS電容器的光電轉(zhuǎn)換 電荷定向轉(zhuǎn)移過程 一維的線陣接收一條光線的照射。v 若停止光照，由于陷阱的作用，電荷在一定時間內(nèi)也不會消失，可實(shí)現(xiàn)對光照的記憶。入射光強(qiáng)，則光生電荷多，入射光弱，則光生電荷少。每一個 MOS電容器實(shí)際上就是一個光敏元件。將 MOS陣列加上輸入、輸出端 ,便構(gòu)成了 CCD。CCD電荷耦合器件是按一定規(guī)律排列的 MOS（金屬 — 氧化物 — 半導(dǎo)體）電容器組成的陣列。它的集成度高、功耗小、結(jié)構(gòu)簡單、耐沖擊、壽命長、性能穩(wěn)定，因而被廣泛應(yīng)用。v 它是在 MOS集成電路基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，能進(jìn)行圖像信息光電轉(zhuǎn)換、存儲、延時和按順序傳送。CCD具有噪聲低、質(zhì)量輕、成像精度高和可低電壓驅(qū)動等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于微光電視攝像、信息存儲、圖像處理、自動控制和機(jī)器人等領(lǐng)域。1.CCD與 CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管 (photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是 信號傳送的方式不同 。光固態(tài)圖像傳感器是高度集成的半導(dǎo)體光電傳感器，是將光學(xué)圖像信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號的器件。光固態(tài)圖像傳感器光電容積描記法用于測量脈搏波，其原理是利用光電信號來測量脈搏容積的變化。(b)(a)電流控制電路 光敏晶體管的靈敏度比二極管高，但有更大的暗電流和較大的噪聲，且響應(yīng)速度比光敏二極管慢。/一般來說，光敏三極管的頻率響應(yīng)比光敏二極管差。020030040010 20 30 40 50 60 70 80 T/186。0501002030 4050 6070 T /186。μAL/lx200 400 600 80010000（ 2）光照特性4000 8000 12022 1
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