[信息與通信]8光電式傳感器-文庫吧資料
2024-12-13 22:45本頁面
【正文】 2022/1/3 80 面陣 CCD攝像器件 ? 行間轉(zhuǎn)移式（ IT） ? 幀間轉(zhuǎn)移式（ FT） ? 行幀間轉(zhuǎn)移式（ FIT） 2022/1/3 81 行間轉(zhuǎn)移式（ IT） ? IT式 CCD中一列列感光單元與一列列垂直移位寄存器相間的排列，最下面是一個水平移位寄存器。 ②轉(zhuǎn)移寄存器的級數(shù)小，電荷轉(zhuǎn)移損失小。 2022/1/3 57 2022/1/3 58 2022/1/3 59 2022/1/3 60 2022/1/3 61 2022/1/3 62 2022/1/3 63 2022/1/3 64 CCD攝像器件 ? 線陣 CCD ? 面陣 CCD攝像器件 2022/1/3 65 線陣 CCD ? 光敏元件與電荷移位寄存器合二為一 優(yōu)點：簡單 缺點：易產(chǎn)生“拖影”，須用機(jī)械式快門 因此不實用！ CCD 放大器 光 機(jī)械快門 2022/1/3 66 線陣 CCD ? 光敏單元與電荷移位寄存器互為分離，當(dāng)轉(zhuǎn)移控制柵開啟時，信號電荷同時平行讀入電荷移位寄存器，然后再轉(zhuǎn)移出去。 ? 常用的電路結(jié)構(gòu)是反偏二極管 CCD輸出方式。 2022/1/3 52 t= t+T時，原電極 1下面的電荷全部轉(zhuǎn)到電極 4下面。 2022/1/3 50 1 2 3 4 5 6 t= t4時，電極 6在 V3的作用下形成勢阱，電極 5下面的勢阱變淺，所存電荷開始向 6轉(zhuǎn)移。 2022/1/3 48 1 2 3 4 5 6 t= t2時，電極 5在 V2的作用下形成勢阱，電極 4下面的勢阱變淺，所存電荷開始向 5轉(zhuǎn)移 。 ? 實現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的驅(qū)動脈沖有二相，三相、四相。 2022/1/3 46 ③ 電荷轉(zhuǎn)移 ? CCD的最基本結(jié)構(gòu)是彼此非常靠近的一系列MOS電容器，耗盡區(qū)能夠在控制下相通，這是保證相鄰的勢阱耦合和電荷轉(zhuǎn)移的基本條件。如果在金屬電極上施加一正偏壓，則在硅片上形成幾百或幾千個相互獨立的勢阱。 ② 光信號注入與電荷產(chǎn)生 2022/1/3 45 光注入方式有： ? 正面照射：電極用透明導(dǎo)電材料（氧化錫、氧化鈦等）制作。 用做圖像傳感器時，由光注入電荷信號。 2022/1/3 36 2022/1/3 37 2022/1/3 38 2022/1/3 39 2022/1/3 40 在一定的條件下，所加 VG越大，耗盡層越深， MOS電容器所容納的少數(shù)載流子電荷量就越大。電子勢阱可以用來存放電子。 2022/1/3 34 原理 工作原理是依靠MOS電容與其電子勢阱的存儲電荷作用，以及改變柵壓高低可以使勢阱內(nèi)電荷包逐個勢阱轉(zhuǎn)移的效應(yīng) 。 ? 暫留特性好，適于拍攝運動圖像。 ? 重合精度高。用 CCD攝像管構(gòu)成的攝像機(jī)沒有電子槍及其附屬設(shè)備，體積小，成本低。 CCD攝像管的壽命約 20一 30年。 A φA 光敏元件 φp I 被測對象 φ0 光電式傳感器 2022/1/3 30 (2)反射式 測量表面粗糙度 Aφp＝ φ0－ φA φA－被測對象損失光通量 (3)輻射式 I＝ F(φP)＝ F(φ0)＝ F’(T) 如光電高溫計、和爐子燃燒監(jiān)視裝置 Aφp＝ φ0 光電式傳感器 2022/1/3 31 (4)遮擋式 I＝ F（ φP）＝ F’（ φA） 光敏 元件 (5)開關(guān)式 ，光路“通”與“不通” 用于開關(guān)，計數(shù)，編碼等。 ? 每一種材料只對某一種波長的靈敏度最高。 ? 不同材料對應(yīng)不同的紅線頻率。 光敏三極管 光敏三極管 RL 光敏三極管比光敏二極管更高的靈敏度 2022/1/3 13 gnd1 gnd2 vcc1 vcc2 發(fā)光二極管和光敏三極管共體 光電式傳感器 2022/1/3 14 光伏型光電器件 —— 光電池 光照在半導(dǎo)體材料上，若 E Eg,， PN結(jié)內(nèi)產(chǎn)生電子 空穴對， PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢，直接將光能轉(zhuǎn)變成電能。在檢測與自動化技術(shù)中廣泛應(yīng)用 2022/1/3 12 光敏二極管 RL 光敏二極管 光電式傳感器 器件結(jié)構(gòu)與二極管相似，一般處于反向工作區(qū)，只能在直流電壓下工作。 有光照射時：呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，稱亮阻，一般在幾千歐以下。 導(dǎo)帶 Eg禁帶 價帶 E 紅限頻率： 0 /gf E h??ΔEg— 光電材料禁帶寬度 h 普朗克常數(shù) 光電式傳感器 2022/1/3 11 光敏電阻 RG RL 光敏電阻 光電式傳感器 光敏電阻是一種電阻器件，可以在交流或直流電壓下工作。 光生伏特效應(yīng)（內(nèi)光電效應(yīng)） 光電發(fā)射型器件 非電量 轉(zhuǎn)換 光亮變化 光子 光電 器件 光電效應(yīng) 電流 （電子） 光電式傳感器 2022/1/3 5 光電式傳感器 光電效應(yīng)方程： Amvhf ?? 221?光是一粒一粒運動著的粒子流，即光子 ?每個光子的能量為 hf ?光子打在光電材料上，光子與電子進(jìn)行能量交換 ?能量轉(zhuǎn)換為： 電子 逸出功 +初始動能 h－普朗克常數(shù) hf－光子的能量 f －光的頻率 m－電子質(zhì)量 v －電子初速度 A－電子逸出功
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