【正文】 照特性 光敏電阻的光電流與光強之間的關系 ,稱為光敏電阻的光照特性 。 光敏電阻的光照特性 0 . 0 50 . 1 00 . 1 50 . 2 00 . 2 50 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8光通量 / lm光電流 / mA多數(shù)是非線性的。 第 8章 光電式傳感器及其應用 25 5)光譜特性 光敏電阻對不同波長的光 ,光譜靈敏度不同 ,而且不同種類光敏電阻峰值波長也不同 。 ②同一種材料，對不同波長的入射光，其相對靈敏度不同，響應電流不同。 第 8章 光電式傳感器及其應用 26 6) 伏安特性 在一定照度下 ,光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關系 ,稱為伏安特性 。 ②一定電壓， I隨著光照 E增強而增大。 7) 響應時間和頻率特性 當光敏電阻受到脈沖光作用時，光電流需要經(jīng)歷一段時間才上升到最大值。多數(shù)光敏電阻時間常數(shù)在 102～ 106s數(shù)量級。 第 8章 光電式傳感器及其應用 28 8) 溫度特性 溫度變化影響 暗電阻和靈敏度，也 影響光敏電阻的光譜響應。硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線 的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。 1天查詢 720次。 第 8章 光電式傳感器及其應用 32 四、光電二極管和光電三極管 光電二極管 :利用 PN結單向?qū)щ娦缘慕Y型光電器件 ,結構與一般二極管類似。外殼上面有一透鏡制成的窗口以使光線集中在敏感面上。為了光電轉(zhuǎn)換效率高 ,PN結的深度較一般二極管淺。 當光照射時，光敏二極管處于導通狀態(tài)。 第 8章 光電式傳感器及其應用 34 光電三極管： 與光電二極管相似 , 可以等效看作一個光電二極管和一只晶體三極管的結合。當光照射在集電結上時 , 在結附近產(chǎn)生電子 空穴對 , 電子在結電場的作用下，由 P區(qū)向 N區(qū)運動，形成基極電流，被晶體管放大 β倍 , 因此光電三極管的靈敏度比光電二極管的靈敏度高幾十倍。 ICO＝ ICN＋輸入光發(fā)射極電極基極電極ICO基極 B集電極 C發(fā)射極 E保護膜(S i O2)集電極電極( a )＋?? ICOICOCBE (1 ＋ ? ? ) ICO－( b )第 8章 光電式傳感器及其應用 35 1)光譜特性 光電三極管的光譜特性曲線與光電二極管的相似。當入射光波長太短時相對靈敏度也下降 ,這是因為光子在半導體表面附近激發(fā)的電子 —空穴在半導體表面附近便被吸收 ,不能達到 PN結。 第 8章 光電式傳感器及其應用 36 2) 伏安特性 硅光敏管在不同照度下的伏安特性曲線 ， （ a） 圖為硅光敏二極管 ， （ b） 圖為硅光敏三極管 。在零偏壓時 ， 二極管仍有光電流輸出 ， 三極管則沒有 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 00 . 0 20 . 0 40 . 0 60 . 0 81 2 0 0 l x1 0 0 0 l x8 0 0 l x6 0 0 l x4 0 0 l x2 0 0 l x反 向 電 壓 / V( a )光電流/mA01 0 2 0 3 0 4 0 5 02468500lx400lx300lx200lx100lx集 電 極 發(fā) 射 極 電 壓 / V光電流/mA（ b )第 8章 光電式傳感器及其應用 37 3) 光照特性 光照特性反映集電極輸出電流 IC和照度 EC之間的關系 。 光電二極管在反向偏壓的作用下 ,光照特性曲線有良好的線性 。從圖可見 ,溫度變化對光電流的影響很小 ,而對暗電流影響很大 。 光電管的頻率響應與其物理結構 、 工作狀態(tài) 、 負載以及入射光波長等因素有關 。有些特殊用途的光電管 ,如硅 PIN光電二極管其響應頻率高達幾百兆赫茲 ,暗電流小到 1nA。在反偏壓下運用可承受較高的反向電壓，線性輸出范圍寬。 第 8章 光電式傳感器及其應用 41 工作電壓很高 ，約 100～ 200V，接近于反向擊穿電壓。因此， APD有很高的內(nèi)增益，可達到幾百。在 光通信中應用前景廣闊。 + 光 P N － SiO2 RL 光電池 可把太陽能直接變電能，又稱為太陽能電池 ,是發(fā)電式有源元件 . 下電極 梳狀電極 SiO2抗反射膜 P N 第 8章 光電式傳感器及其應用 45 種類： 硒光電池、氧化亞銅光電池、鍺光電池、硅光電池、砷化鎵光電池等 ?硅光電池價格便宜， 轉(zhuǎn)換效率高，壽命長，適于接受紅外光 。 ?砷化鎵光電池轉(zhuǎn)換效率比硅光電池稍高，光譜響應特性則與太陽光譜最吻合。因此，它 在宇宙飛船、衛(wèi)星、太空探測器等電源方面的應用是有發(fā)展前途的。如用照度計測定光的強度。 1）光譜特性： 第 8章 光電式傳感器及其應用 47 0 . 30 . 20 . 1120 . 60 . 40 . 202022 4000照度 ? / l x光電流?/mA光生電壓? / V0 2)光照特性 ①不同光照射下有不同光電流和光生電動勢。 ③開路電壓與光強是非線性的，且在 2022 lx時趨于飽和。 第 8章 光電式傳感器及其應用 48 硅光電池光照特性與負載的關系 2 . 01 . 00 200 400 600 800 10001. 7 ?100 ?200 ?5 00 ?1 0 00 ?照度 / lx光電流 / mA光電池負載越小，光電流與照度之間的線性關系越好，而且線性范圍越寬。硅光電池有很高的頻率響應，可用于高速記數(shù)、有聲電影等方面 100806040200 1500 3000 4500 600021f / H zIr / %硅光電池 硒光電池 第 8章 光電式傳感器及其應用 50 Uo c / m V Is c / m AUoc Isc6004002000 30 60204060T / ℃904) 溫度特性 主要描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。短路電流隨溫度升高而變化緩慢 ,。 第 8章 光電式傳感器及其應用 51 幾種硅光電池的性能參數(shù) 第 8章 光電式傳感器及其應用 52 光電池外形 第 8章 光電式傳感器及其應用 53 應用 ?光電探測器： 光電定向、照度計 +12V 12V 在實際應用中， 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 ， 通過基本電路與其它電子線路的組合可實現(xiàn)或自動控制的目的 。如果還需要向交流負載供電，則加一個直流－交流變換器，太陽電池電源系統(tǒng)框圖如圖。它以光為媒介，實現(xiàn)輸入電信號耦合到輸出端。 發(fā)光二極管 光敏三極管 ①強弱電隔離。耐壓達 2022V以上。 ②對系統(tǒng)內(nèi)部噪聲有很強的抑制作用。（濾除噪聲） 特點： 第 8章 光電式傳感器及其應用 57 ?光電開關： 光電開關在制造業(yè)自動化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測裝置。 透射式 反射式 第 8章 光電式傳感器及其應用 58 光電開關與光電耦合器件比較 ? 光電開關和光電耦合器都是由發(fā)光端和受光端組成的組合件。 ? 光電耦合器則是把發(fā)光元件與受光元件都封閉在一個不透光的管殼內(nèi)。 – 光電耦合器多用于抗干擾電路、電平轉(zhuǎn)換、長線傳輸、過流保護及高壓控制等方面。 P V D FF E T硅窗 地電極 壓環(huán)環(huán)形電極彈簧絕緣環(huán)第 8章 光電式傳感器及其