光电技术复习第二章

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1、第二章光电导效应，代表器件一光敏电阻，特征：光敏电阻在微弱辐射作用下的光电导灵敏度与光 敏电阻两个电极间距离的平方成反比,是以多子为主导参与导电典型光敏电阻：-CdS （硫化镉）光敏电阻，最常见，光谱响应最接近人眼光谱光视效率，在可见光波段灵 敏度最高，-PbS （硫化铅）光敏电阻，近红外波段最灵敏-InSb （锐化锢）光敏电阻，InSb光敏电阻是3-5pm光谱范围内的主要探测器件之一 -Hgl-xCdxTe （儒镉汞）系列光电导探测器件，目前所有红外探测器中性能最优良最有前 途的探测器件，尤其是对于48pm大气窗口波段辐射的探测更为重要 基本特性：无光照时为暗态，此时材料具有暗电导；有光照时

2、为亮态，此时具有亮电导。亮电导与暗电导之差称为光电导。如果给半导体材料外加电压，通过的电流有暗电流与亮电流之分。亮电流与暗电流之差称为光电流。g* = a： g光电导&光电流y _ P Ld光电特性：总公式4 = gp = usg y称为光电转换因子-入射辐射较弱时，Y二1, Ip = gpU = USgE-入射辐射很强时，Y二0.5光敏电阻阻值与光辐射的关系4 = SgE ngp = SF = R = = E U sp sSg取对数为，R = EY = IgA = -IgS-ylgESg_ lg R lg R2斜率为_y的-条直线，r - g%ig%伏安特性1、在给定偏压下，光照度较大，光电

3、流也越大。2、在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。3、超过额定功耗，可能导致光敏电阻永久性损坏温度特性随看温度的升高光敏电阻的暗电阻和灵敏度下降,光谱特性曲线的峰值向短波的方向移动 时间响应光敏电阻的时延特性一当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳 定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零前例效应光敏电阻的暗电阻与其检测前是否被曝光有关噪声特性-热噪声（约翰逊噪声），存在于任何电阻中，与温度成正比，与频率无关，随调制频率升高而减小，与光敏电阻阻值成反比-产生复合噪声，起伏-低频噪声（1/f噪声或闪烁噪声），频率越低，噪声越大光谱特性-光谱响应主要与

4、光敏材料的禁带宽度、杂质电离能、材料参杂比与杂质浓度有关。-本征型光敏电阻常用于可况逃的探测，杂质型光敏电阻常用于红外摆测。主要参数略电导响应度Sg = 光敏电阻特点-优点，灵敏度高，工作电流大，光谱响应范围宽，所测光强范围宽，无极性之分-缺点，响应时间长，频率特性差，强光线性差，受温度影响大用途:主要用于红外的弱光探测与开关控制光敏电阻变换电路-基本偏置电路L =，（公式两边对R求导）当输入光照度变化时，通过光敏电阻的变化LR而引起负载电流的变化/,有也=,一1。撰3 +材11- dG,: R =甘=- ，（光电流等于亮暗电流之差）dR = 七Gl G/Gd（Gp+Gj又S = = G =

5、S & :. dR = p_ = - S 网，=一舟$ dEs E p + （G + 0）2dIL = i：b EdE,，(A +矽光敏电阻的微变等效电路原电路等效电路RllL UbR Rgp = 7TX 舟U r2所以负载两端电压为i = RLiL = z n SgevRL 折+将结论输出电压信号与入射辐射成线性关系恒流偏置电路条件负载电阻比光敏电阻大得多w?),引入晶体管的恒流电路GND恒定电流，IE 、&心=Ub - ICR （对两边求导），. du = d（ub 一 IcR）= -LdR又dR = -R2SgdEv:.dU0 = IcRSgdEv = 、混煦Rc。=冬尹R*.Kc.c

6、- 。- UD _ UBE 彳2 勺电压灵敏度，-云7 一元&结论:电路的电压灵敏度与光敏电阻阻值的平方成正比，与光电导灵敏度也成正比恒压偏置电路条件负载电阻比光敏电阻小得多（母5三极管实现恒压电路uo a 0,结论：光敏光阻上的电压近似与电源电压S相等uE = UD - UBE恒定电压/. dUo = dWb - IcR、= Scdlc =- 一，搭 dRC Rz.也。=顷坪竺卜畦=-专也-U丽，则 = -R,s”d - d结论：电路的输出电压与光敏电阻的阻值/?无关，与光电导灵敏度园成正比，与入射辐射 成线性关系光敏电阻应用举例-照明灯的光电开关控制工作原理：1. 二极管D和电容C组成半波

7、整流滤波电路,为光电控制电路提供直流电源2. 电阻R、光敏电阻和继电器绕组组成测光与控制电路3. 继电器常闭触头构成执行电路，它控制照明灯的开关强光照时（白天），电阻值降低，通过光敏电阻的电流增大，继电器工作，常闭触头断 开，路灯熄灭。弱光照时，光敏电阻的阻值很大，电路中的电流很小，而不足以驱动继电器工作，常 闭触头保持，路灯点亮。-火焰探测报警电路工作原理：光敏电阻接收到火光时，阻值突然变小，恒压偏置电路的输出从高电平突变为低 电平，该跳变信号经过电容耦合输出给后级放大电路放大-照相机电子快门工作原理:R1/RW1/RW2/R/C1/S组成电压比较器,R/RW2/C1/S组成充电电路，决定曝光时 间，R2/D/M/T组成执行电路。在初始状态，开关处于图中所示的位置，运放的反相输入端的电压高于同相输入端的电压, 运放输出低电平，T截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。当按动快门的按钮S时，电容两端的电压不能突变，所以C两端的电压为零，运放的反相 输入端的电压低于同相输入端的电压，运放输出高电平，T导通，电磁铁吸合，开门叶片打 开，照相机开始曝光。于此同时，电容C开始充电，运放反相输入端的电压开始上升，当电 压上升至大于同相输入端电压时运放输出低电平,T截止，电磁铁失去吸合，开门叶片闭合， 曝光结束。