1、傳感器原理第二章 光敏傳感器主要內(nèi)容n外光電效應(yīng)及器件n光電管、光電倍增管n光電導(dǎo)效應(yīng)及其應(yīng)用n光敏電阻n光生伏特效應(yīng)器件n光電池、光敏二極管、光敏晶體管第二章 光敏傳感器n什么是光敏傳感器？n光敏傳感器是能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件，簡稱光電器件。它的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。n光敏傳感器的工作原理n用光敏傳感器測量非電量時，首先要將非電量的變化轉(zhuǎn)換為光量的變化，然后通過光電器件的作用利用光電效應(yīng)），再將光量的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，從而實(shí)現(xiàn)光敏傳感器非電量電測的目的。光亮度n光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比n單位是坎德拉/平方米cd

2、/m）n以下是部分光源的亮度值：n日光燈：（510）*10；月光滿月）：2.5*10；黑白電視機(jī)熒光屏：120左右；彩色電視機(jī)熒光屏：80左右。光通量n單位時間里通過某一面積的光能，稱為通過這一面積的輻射能通量。n符號F ，單位為流明lm）n絕對黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305 * 10 cm面積上輻射出來的光通量為1lm。 n為表明光強(qiáng)和光通量的關(guān)系，發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點(diǎn)光源在單位立體角1球面度內(nèi)發(fā)出的光通量為1lm。n一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。 2.2 光電導(dǎo)效應(yīng)器件及其應(yīng)用n什么是光電導(dǎo)效應(yīng)？n光照射半導(dǎo)體材料時，材料吸收光子而產(chǎn)生電子空穴對，使導(dǎo)電性能加強(qiáng)，電

3、導(dǎo)率增加，人們把這種光照后電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)，又稱內(nèi)光電效應(yīng)。n光敏電阻是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電器件光敏電阻的工作原理n光敏電阻沒有極性，是電阻器件n當(dāng)無光照時，光敏電阻的暗電阻很大，電路中電流很??；當(dāng)受到一定波長范圍的光照時，它的阻值亮電阻急劇減小，電路中電流迅速增加光敏電阻的結(jié)構(gòu)n 光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。因此在自動化技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。光敏電阻的主要參數(shù)n暗電阻n光敏電阻在室溫條件下，在全暗后經(jīng)過一段時間測量的電阻值n暗電阻時在給定的工作電壓之下流過光敏電阻的電流，稱為暗電流光敏電阻的主要參

4、數(shù)n亮電阻n光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻n此時流過的電流稱為亮電流n光電流n亮電流與暗電流之差稱為光電流n光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小，性能越好光敏電阻的主要參數(shù)n光電靈敏度n單位光通量入射時光敏電阻能輸出的光電流的大小n電壓相對靈敏度n在單位外加電壓下入射單位光通量時所輸出的光電流值n積分靈敏度n單位光通量入射時，電阻值的相對變化率光敏電阻的伏安特性n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(guān)系n光敏電阻都有最大額定功率、最大額定電流和最高工作電壓光敏電阻的光照特性n光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系n由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此它不宜作為測量元件，

5、一般在自動控制系統(tǒng)中常用作開關(guān)式光電信號傳感元件光敏電阻的光譜特性n光譜特性體現(xiàn)光敏電阻對不同波長的光的不同靈敏度n在選擇光敏電阻時應(yīng)根據(jù)光源來考慮光敏電阻的響應(yīng)時間n光電導(dǎo)的馳豫現(xiàn)象n光敏電阻受到脈沖光照射時，光電流并不立刻上升到最大飽和值，而光照去掉后，光電流也不立刻下降到零，這說明光電流的變化對于光的變化在時間上有一個滯后，這就是光電導(dǎo)的馳豫現(xiàn)象光敏電阻的響應(yīng)時間n光電導(dǎo)的馳豫現(xiàn)象通常用響應(yīng)時間表示。響應(yīng)時間又分為上升和下降時間，它們是表征光敏電阻性能的重要參數(shù)n光敏電阻的響應(yīng)時間光照的強(qiáng)度有關(guān)，光照越強(qiáng)，響應(yīng)時間越短光敏電阻的頻率特性n相對靈敏度與光調(diào)制頻率之間的關(guān)系曲線n不同材料的的

6、光敏電阻具有不同的響應(yīng)時間，它們的頻率特性也就不盡相同光敏電阻的溫度特性n光敏電阻受溫度的影響較大，當(dāng)溫度升高時，它的暗電阻和靈敏度都下降n溫度對光敏電阻的光譜特性也有很大影響，溫度升高，光譜響應(yīng)峰值向短波方向移動光敏電阻的穩(wěn)定性n初制成的光敏電阻，由于其內(nèi)部組織的不穩(wěn)定性以及其他原因，光電特性是不穩(wěn)定的。當(dāng)受到光照和外接負(fù)載后，其靈敏度有明顯下降n在人為地加溫、光照和加負(fù)載的情況下，經(jīng)過一定時間的老化，光電性能逐漸趨向穩(wěn)定后就基本不變了光敏電阻火焰探測器電路原理圖光敏電阻火焰探測器應(yīng)用n 硫化鉛光敏電阻為火焰探測器的探測元件n 硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 M， 亮電阻為 0.2 M(光照度 0.01 W/m2下測試的)，峰值響應(yīng)波長為2.2m。 硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為 6 V，電流約為 6。V2管集電極電阻兩端并聯(lián) 68 F的電容， 可以抑制 100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構(gòu)成二級負(fù)反饋互