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1、新型传感器综述,第一章,1.1 新型传感效应,1.2 新型敏感材料,1.3 新加工工艺,-利用各种物理现象、化学反应、生物效应等，是传感器的基本原理。,1.1 新型传感效应,（一）光电效应,是指物体吸收了光能后，转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。,分为：,外光电效应,内光电效应,如：阴极管等,光电导效应,光伏效应,原理：,1、光电导效应,光敏电阻,h,Ip,V,电极,电极,- 半导体在光辐射作用下，会产生电子-空穴对，使材料的电导率发生变化；光线越强，阻值越低，这种光照射后电导率发生变化的现象称,应用：,光电导材料：,本征型：h = Eg,掺杂型: h = E,） 暗电阻光敏电阻在不
2、受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。 ） 亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。 ） 光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。 ,一定光照，R一定，I正比于U。,1） 伏安特性：在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系,2) 光照特性（IE）,光敏电阻的光照特性为非线性，不宜作检测元件，主要用于自动控制中。,一定电压，I随着光照E增强而增大。ERI。,1）光敏电阻的光电流与入射光通量之间存在着一定的关系，若两端施加电压U，电阻的光电流Ip为：,2）若考虑暗电导gd产生的暗电流Id，则流过光敏电阻的电流I为：,Ip=SgUE=gp
3、U,I= Ip + Id = gpU+ gdU,Sg称为光电导灵敏度。,光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性。 亦称为光谱响应。,不同材料，其峰值波长不同。 同一种材料，对不同波长的入射光，其相对灵敏度不同，响应电流不同。 应根据光源的性质，选择合适的光电元件（匹配）使光电元件得到较高得相对灵敏度。,3） 光谱特性（Kr %）,1.光照度计农作物日照时数测定。输出接单片机的I/O口，每2分钟对此口查询1次，为高电平，计数一次，为低电平，不计数。1天查询720次。无光照V0=VL 。有光照V0=VH。,光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。,
4、节电开关,2、PN结光伏效应：,P,N,h,Ip,I l,ID,R,PN结,-PN结光伏效应这种由光的照射，使 pn 结产生电动势的现象，叫做光生伏特效应 .,应用,原理,光敏二极管的基本特性,1）光谱特性在入射度一定时，输出的光电流（或相对灵敏度）随光波波长的变化而变化。,一种光敏二极管只对一定波长的入射光敏感，这就是它的光谱特性。,2）伏安特性,2、PN结光伏效应：,国家体育馆顶部太阳能,展开太阳能电池帆板的国际空间站,新增的车顶太阳能电池板技术，是这次普锐斯的最大技术亮点之一，在动力储备电能的同时，电池帆板将最大程度的将太阳能转化为电能，配合新增的1.8L动力引擎和至少发挥50千瓦的电力
5、马达，综合路段行驶百公里油耗3L以内绝对不在话下。,3、科顿旋光效应,线偏振光入射并透过旋光性物质时，产生偏转的现象。,旋光性物质又称为光学活性物质。当由左、右旋圆偏振光合成的直线偏振光进入旋光性物质（如芳香族化合物）时，由于旋光性物质能使左旋与右旋圆偏振光的传输速度改变，形成不同折射率，故此左、右旋偏振光透过厚度为d的旋光性物质后形成偏转角,它可表达为： =（1r）/2 1=2d/1=2dn1/ r=2d/r=2dnr/ 式中：1、r左、右旋偏振光透过旋光性物质时的旋转角度； n1 、nr左、右旋偏振光在旋光性物质中的折射率； 入射光的波长。,（二）磁效应,1、法拉第效应,表明：在磁场作用下
6、，偏振光的光矢量将发生旋转,=VdLB,应用,2、霍尔效应,IB,- - - - - - - -,+ + + + + + + +,FE,FL,V,B,UH,实质：基于洛伦磁力,（三）、力效应,（四）、生化效应,3、中性盐效应,4、电泳效应,（五）、多普勒效应,1、压电效应,2、磁致伸缩效应,3、饱和效应（核磁共振效应）,1、吸附效应,2、半导体表面场效应,1。3新型敏感材料,半导体敏感材料,光导纤维,高分子材料,石英晶体,-传感器技术的重要物质基础,本节和下一节可作为阅读自学材料部分,内容在后面章节介绍,1。4新加工工艺,-新材料的应用引入了新工艺,薄膜加工工艺,2、化学气相淀积(CVD),1、溅射,光学曝光微加工工艺,激光微细加工,光纤制造技术,第一章 思考题,本章结束,1.什么是光电导效应、光伏效应？两者有什么区别？,2、什么法拉第效应?利用该效应可测哪 些参数？,本征半导体和杂质半导体,1 本征半导体：纯净的无杂质的半导体,2 杂质半导体,电子型（简称 n 型）半导体,空穴型（简称 p 型）半导体,天顶照明、烟感器及喷淋灭火系统 其它建筑智能化工程,
