自动检测技术与装置-第二章-七节.ppt

控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光电式检测元件是一种将光信号转换为电信号的元件，其物理基础是光电效应 测量时，被测量的变化转换成光信号的变化，从而引起电信号的相应变化 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件一、光电效应一、光电效应 光电效应是指光照射到物质上引起其电特性（电子发射、电导率、电位、电流等）发生变化的现象。光电效应分为外光电效应和内光电效应 外光电效应外光电效应 在光线作用下，使其内部电子逸出物体表面的现象称为外光电效应 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件内光电效应内光电效应 物体在光线作用下，其内部的原子释放电子，但这些电子并不逸出物体表面，而仍然留在内部，从而导致物体的电阻率发生变化或产生电动势，这种现象称为内光电效应 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件二、光电器件的基本特性二、光电器件的基本特性光谱灵敏度 光电器件对单色辐射通量的反应称为光谱灵敏度 为光电器件输出光电流；为入射辐射通量 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件相对光谱灵敏度 积分灵敏度 光电器件对连续光通量的反应称为积分灵敏度 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光照特性 当光电器件加上一定的外加电压时，其输出光电流或端电压与入射光照度之间的关系成为光照特性 有时也表示为光电器件的积分或光谱灵敏度与入射光照度的关系 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件频率特性 光电器件的相对光谱灵敏度或输出光电流（或端电压）的振幅随入射光通量的调制频率变化的关系成为光电器件的频率特性 或控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件温度特性 环境温度变化后，光电器件的光学性质也随之变化，这种现象称为光电器件的温度特性。一般由灵敏度或暗（光）电流与T的关系来表示 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件三、光敏元件及特性三、光敏元件及特性 光敏电阻及特性光敏电阻的工作原理和结构光敏电阻的工作原理和结构 光敏电阻是利用光电导效应的原理工作的 光敏电阻的主要参数及基本特性主要参数 暗电阻和暗电流、亮电阻与亮电流、光电流 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件 基本特性 光照特性、伏安特性、光谱特性、温度特性 光敏电阻的光照特性光敏电阻的伏安特性控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光敏电阻的光谱特性光敏电阻温度特性 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光电池及特性光电池的工作原理和结构光电池的工作原理和结构 光电池是一种直接将光能转换为电能的光敏元件 硅光电池结构图控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光电池的基本特性光电池的基本特性 光照特性、光谱特性、频率特性、温度特性 硅电池的光照特性 光电池的光谱特性 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件 光电池的频率特性 1硒光电池；2.硅光电池；光电池的温度特性 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光敏晶体管光敏二极管光敏二极管 光电二极管的反向饱和电流随入射光照度的变化而成比例的变化，具有极好的线性 光电三极管光电三极管 它有两个PN结，由入射光在发射极与基极之间的PN结附近产生的光电流 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光电管真空光电管真空光电管 有一个阴极和一个阳极构成，共同封装在一个真空玻璃泡内，管内形成电场，当光照射到阴极时，电子便从阴极逸出，在电场作用下，被阳极收集，形成电流。该电流及负载电阻上的电压随光照强弱而变化，从而实现了光电信号的转换 控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件真空光电管结构图控制科学与工程学系控制科学与工程学系第七节 光电式检测元件光电倍增管光电倍增管 在光电管的阴极K和阳极A之间安装若干个倍增极D1 D2 DN ,就构成了光电倍增管 与普通光电管相比，光电倍增管的灵敏度获得了很大的提高 光电倍增管原理图