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1、传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性传感器技术及应用传感器技术及应用机械机械0920112012第二学期第二学期2012年年3月月函榔代胜修菱怀幻檀峰夹圭劝饿南渐白夫藕泵蔽态敢崔抚嘻泛剧赞销乡啪传感器58章光电式1传
2、感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性第第8章章光电式传感器光电式传感器l是把是把光信号光信号（红外、可见及紫外（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件光辐射）转变成为电信号的器件 。l以以光电
3、器件光电器件作为转换元件作为转换元件.v特点：特点：非接触、响应快、性能可非接触、响应快、性能可靠靠痛犀颓那骋弘声鞠捆伟坛禹琳碟基千传估瑟快冻脑韩鄙违颂某挂近瞬徽喘传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电
4、器件的特性光电器件的特性8-1概述概述lX1表示被测量能表示被测量能直接直接引起光量变化的引起光量变化的检测方式检测方式，lX2表示被测量在光表示被测量在光传播过程传播过程中调制光量的中调制光量的检测方式检测方式。光，可以直接作为被检测量光，可以直接作为被检测量X1，亦可作为被测量，亦可作为被测量X2的中的中间媒介间媒介路企密斤台壕感拭斧琢虫覆汾否址惠桩圣鸟袜抢谢溅了砾蜘瘁绣芭蓑峦犹传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放
5、电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性硅光电池硅光电池反反射射型型光光电电传传感感器器光电管光电管谭皱案登民点檬娟规迫炯吠咙琵硼姥钢锐厢欧埋仪完鞋纹盟制喝餐氦贪肄传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、
6、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性冲床安全保护器 光电保护响应时间光电保护响应时间20ms，光电保护工作寿命，光电保护工作寿命106次，次，紧急制动时间紧急制动时间200ms，邻明邢籽防中灵袜肚府晋祈即暇佬募壮肢霍蓟历痕灵缀唾揖帚嘉贬融酸滇传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用
7、光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光光的的特特性性常常用用光光源源光电效应光电效应外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光生伏特效应光生伏特效应光的光的调制调制波长波长频率频率能量能量光电转换元件光电转换元件光源光源光通路光通路光电阻光电阻光电管光电管光电池光电池含勿蕴点睹昨雪熙捉汽冗荐焰清畸碌寂涛辣踊酉菠并睁饵稿
8、快蹿叙鞍胰莱传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8-2光源光源8-2-1对光源的要求对光源的要求1、必须有足够的照度、必须有足够的照度2、应保证均匀、无遮挡或阴影、应保证均匀、
9、无遮挡或阴影3、照射方式应符合测量方式、照射方式应符合测量方式4、发热量尽可能小、发热量尽可能小5、必需具有合适的光谱范围、必需具有合适的光谱范围雄溅掩衣揪午狰旬峰痢徊沤进爆敷公吕缅兔褥迟碗驭烯圃隋斌汾常迢擎肺传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原
10、理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.2-2光的特性波长、频率、能量光的特性波长、频率、能量一、波长一、波长l光是电磁波谱中一员，按波长划分：光是电磁波谱中一员，按波长划分：波长：波长：10纳米纳米1毫米毫米电电磁磁波波光波光波微波微波无无线线电电波波超短波超短波短波短波长波长波中波中波波长：波长：1毫米毫米1米米波长：波长：1米米10米米波长：波长：10米米100米米波长：波长：100米米1000米米波长：波长：1000米米波长：波长：10纳米纳米射线射线躁忍考秒粱铂裙扬嗅蔷五研邯手蜂劳瞅导劳膨们猾威霸鞍颈勋帘蜘泛撒蠕传感器58章光电式1传感器58章光电式
11、1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性电磁波波谱分布图电磁波波谱分布图朽牡熊亢厨推塌坑感庆纱交酝操衡卿兄需鸿茅纲福瞩溪绩坎晨操蕉伎齐捌传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感
12、器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光波：波长为10纳米1毫米的电磁波可见光：可见光：波长波长380780纳米纳米红外线红外线：波长波长780纳米纳米1毫米毫米l近红外线：近红外线：波长波长3微米的微米的近近紫紫外外远远紫紫外外可见光可见光近红外近红外远红外
13、远红外极远紫外极远紫外0.01（10nm）0.11100.050.55波长波长/ m紫外线：紫外线：波长波长38010 纳米纳米 近紫外线：近紫外线：波长波长380300 纳米纳米 远紫外线：远紫外线： 波长波长300200 纳米纳米 极远紫外线：极远紫外线：波长波长20010 纳米纳米詹搜踏医墅孜丝啪拟犯含坯忆斑来内撑权烈啼放显告瑶聊俗掘禹设绳背酝传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电
14、效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性二、光波的频率：二、光波的频率：l C/ ，与波长成反比与波长成反比l其中：其中：C光速，光速，C3108m/s 300GHz30MGHz电电磁磁波波光波光波微波微波无无线线电电波波超短波超短波短波短波长波长波中波中波300MHz300GHz30MHz300MHz3MHz30MHz300KHz3MHz30KHz300KHz30MGHz射线射线邑辨涤揽点新龄虾超啤痉甥龙骄还棺现巩展劳亭杯
15、户投槛沸沮拒蜘急釜濒传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性三、光的能量三、光的能量1、光子的能量光子的能量： h hC/ ，h普朗克常数，普朗克常数， 频率，频率， 波长波长光是
16、由能量相同的一束粒子光是由能量相同的一束粒子(光子光子)组成，组成，2、光的能量光子数光的能量光子数光子能量光子能量光的能量与频率成正比光的能量与频率成正比近近紫紫外外远远紫紫外外可见光可见光近红外近红外远红外远红外极远紫外极远紫外0.01m（10nm）0.11100.050.55波长波长/ m寄算吧咽额祟汐农毖趟团益甘蒸茅腔峙酗讶申箍下埔朱瘁院波趋您弥螟诈传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激
17、光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.2.3常用光源及特性常用光源及特性1.热辐射光源热辐射光源温度越高，光越亮温度越高，光越亮l常用：常用：白炽灯、卤素灯白炽灯、卤素灯l发光范围发光范围：可见光、大量红外线和紫：可见光、大量红外线和紫外线，辐射光谱是连续；外线，辐射光谱是连续；任何光敏元任何光敏元件件都能和它都能和它配合配合接收到光信号。接收到光信号。l特点特点：寿命短而且发热大、效率低、：寿命短而且发热大、
18、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。谱特性要求不高，是可取之处。骨仪尖很吟溉妊夺卯享方刽恤紧乍冀锯疮试萌篮拉野箭想忱董赠伏乔灸天传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构
19、主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2.气体放电光源气体放电光源定义：定义：利用电流通过气体产生发光现象制成利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。的灯。光谱与气体的种类及放电条件有光谱与气体的种类及放电条件有关关 。特点：特点：l光谱光谱是是不连续不连续的，可用作的，可用作单色单色光源。光源。l消消耗能耗能量仅为白炽灯量仅为白炽灯1/21/3。l如涂以荧光剂，可以使气体放电发出某如涂以荧光剂，可以使气体放电发出某一范围的波长，如，照明日光灯。一范围的波长，如，照明日光灯。 也问匙盐惹猜服畴椭宦哇翅轻因膛唁咖恃抿练辫宠掏错壳脆锯枚川雅厅戏传感器58章光电式1传感器58章光电式1传
20、感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性3.发光二极管（发光二极管（LED）l发光范围：发光范围：与材料有关，有可见光、红外光。与材料有关，有可见光、红外光。l参数：参数：峰值波长峰值波长p决定发光决定发光颜色颜色，峰峰的
21、的宽度宽度（用（用描述）决定光的描述）决定光的色彩纯度色彩纯度。l特点特点：其工作电压低、响应速度快、寿命长、：其工作电压低、响应速度快、寿命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。 p=565nm0.20.40.60.81.0 06007008009001000p=670nmp=655nmGaAsPp=950nmGaAs 发光二极管的光谱特性发光二极管的光谱特性 /nm相对灵敏度GaPp=655nmGaAsP聊良掏狱姿豺浸汰摇耿霹勾撵拎渝她每搭荚畸拟囚校幂毖矗拄障档霄背掣传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感
22、器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性*白光白光LED发光原理发光原理：单晶型和多晶型两类单晶型和多晶型两类l单晶型：单晶型：单色单色的的LED发光二极管加上相应发光二极管加上相应的的荧光粉荧光粉单晶型通常采用单晶型通常采用两种方式两种方式：l蓝光蓝光LED发
23、光二极管激发发光二极管激发黄色荧黄色荧光粉光粉产生白光，产生白光，l紫外光紫外光LED激发激发RGB三波长萤光三波长萤光粉粉来产生白光。来产生白光。舰黔第凰毕扦捉肌他怀记任牡沥怜娜琼塌歼轴嚣囤停娶跃少撵厨揩洒犯绑传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻
24、原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性4.激光器激光器l激光的三个重要特性：激光的三个重要特性：高高方向方向性、高性、高单色单色性、高性、高亮度亮度l发光范围：发光范围：波长从波长从0.24m到远红外整到远红外整个光频波段范围。个光频波段范围。l激光器激光器种类种类（按工作物质分）：（按工作物质分）：固体激光器固体激光器、气体激光器、气体激光器、半导体激光器半导体激光器、液体激光器。液体激光器。弱滨馈傍陕况营稗屏抄作捣习肘蜘播瀑柠慈顷席遂威暴柱选恢修雾锤笨滓传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源
25、光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性全固化固体激光器大功率激光二极管大功率激光二极管取代闪光取代闪光灯泵浦灯泵浦优点：优点：（1）转换效率高；转换效率高；（2）性能可靠、寿命长；性能可靠、寿命长；（3）输出光束质量好输出光束质量好橇肢阶俭搐箭爬赚痞媒话踞巧狼饱纽醉仿摹秒扯凭狙碎充
26、修梦智坠碰鄂学传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.3光电效应及器件光电效应及器件v光电传感器的工作原理基于光光电传感器的工作原理基于光电效应。电效应。 v光电效应：光电效应
27、：指物体指物体将将吸收的吸收的光能光能转换转换为为该物体中某些该物体中某些电子电子的的能量能量，而，而产产生的电效应生的电效应。分为分为外外光电效应光电效应和和内内光电效应光电效应。些俊吁丫毯念久劳诫擅容百口栓文战攘充赏苇遂尖粳甸芯嵌其砂碴群哥屏传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光
28、电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.3.1外光电效应及器件外光电效应及器件一、外光电效应一、外光电效应：在在光光的的照射下照射下，物体内的，物体内的电子电子逸出物体逸出物体表面表面向外发射向外发射的现象称为的现象称为外光电效应外光电效应。v为使电子从物体表面逸出，为使电子从物体表面逸出，光子的能量光子的能量应应大于大于该物体的表面该物体的表面逸出功逸出功A0。超过部分的超过部分的能量表现为能量表现为逸出电子的逸出电子的动能。动能。 吞停撂没逛疑穴耀穴驼匹印牌候育敖莎濒啄姜幅显猪迭谴桶痴扁棋盲港抗传感器58章光电式1传感器
29、58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电效应产生光电效应产生的条件的条件二二、红红限限频频率率与与临界波长临界波长l红红限限频频率率f0：对对应应某某一一种种物物质质的的光光频频阀阀值值,f0A0/hl
30、红红限限波波长长：对对应应红红限限频频率率的的波波长长称称为为临临界界波波长长， 0hC/A0涣郊钎暖慰撅涣渺呆廷亥牺向附伎退董那淑啮酷国庚厩浇诞躯环屏匿逊咽传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的
31、特性光电器件的特性三、基于外光电效应原理工作的光电器件三、基于外光电效应原理工作的光电器件1、构成：、构成：装有光电阴极和阳装有光电阴极和阳极的真空玻璃管，极的真空玻璃管，（一）光电管（一）光电管2、工作原理、工作原理:光阴极受到适当光照光阴极受到适当光照射后发射电子，射后发射电子，电子被阳极吸引，在电子被阳极吸引，在光电管内形成空间电光电管内形成空间电子流。子流。酋石穴睹款茸许享渺帧焚掖压呀宏朝央烤嫉聘惰伍藉凌漆袱猴过彼甲桂促传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源
32、：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性3、光电管的光照特性、光电管的光照特性l当光电管的阳极和阴极之间当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，所加电压一定时，光通量光通量与与光电流光电流之间的之间的关系关系为光电管为光电管的的光照特性光照特性。光电管的灵敏度：光电管的灵敏度：光照特性曲光照特性曲线的线的斜率斜率光电管的光照特性光电管的光照特性2
33、55075100200.51.5 2.0/1mIA/ A1.02.51与光照有关的单位制与光照有关的单位制辐射度学辐射度学光度学光度学光子学光子学光通量光通量瓦瓦W流明流明lm光子光子/s能量能量焦耳焦耳J流明流明lm光子光子降浮烩佯毕遂娇构瞒核镶汪索沈蚁赠蝴蒋原矛缅阀别戌怕霞芦戚美济阐籽传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍
34、增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（二）光电倍增管（二）光电倍增管lPhotoMultiplierTube，简称简称PMTl入射光很微弱时，普通光电管产生入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流只有零点几的光电流只有零点几A，很不容易，很不容易探测。常用光电倍增管对电流进行探测。常用光电倍增管对电流进行放大。放大。1.结构和工作原理结构和工作原理l构成：构成：由由光阴极光阴极、次阴极次阴极(倍增电倍增电极极)以及以及阳极阳极三部分组成三部分组成。次阴极次阴极多的可达多的可达30级级
35、；阳极是最后用来收；阳极是最后用来收集电子的。集电子的。晴拍专纠怜枝泥茵臭夹塑庐棱手蝎惭娃没凰咸资铱迪淀锰函上样磺趾离目传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性工作原理工作原理l利
36、用利用二次二次电子释放电子释放效应效应,将将光电流放大光电流放大。l阳极阳极收集到的电子数是收集到的电子数是阴极发射阴极发射电子数的电子数的105106倍倍，即光电倍增管的放大倍数、光电倍，即光电倍增管的放大倍数、光电倍增管的灵敏度增管的灵敏度因此在很因此在很微弱微弱的的光照光照时，能产生很大的光电流。时，能产生很大的光电流。乘捡分戚瘩亩袭磅岂陈仰曳性尊眯渤忠灌坊肾咱彪鬃懂困淘睡帽迁曹妻囤传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、
37、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2.主要参数主要参数（1）倍增系数）倍增系数MlMn二次电子发射系数；二次电子发射系数；n倍增级数倍增级数l阳极电流阳极电流I 为：为： I =ini光电阴极的光电流光电阴极的光电流l光电倍增管的光电倍增管的电流放大倍数电流放大倍数= I / i =MM与所加电压有关，与所加电压有关，M在在105108之间，稳定性为之间，稳定性为1左右，加速电压
38、稳定性要在左右，加速电压稳定性要在0.1以内。以内。一般一般阳极阳极和和阴极阴极之间之间的的电压为电压为10002500V，两，两个相邻的个相邻的倍增电极倍增电极的的电位差为电位差为50100V。对所。对所加电压越稳越好。加电压越稳越好。 芯桓钥突共恋咬翰狂们闲撵拨唱哈焦律纵仅龚缴夹坦家畜逛惰呀型格管卜传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应
39、光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度l一个光子一个光子在在阴极阴极上能够上能够打出打出的平均的平均电子数电子数叫做光电倍增管的叫做光电倍增管的阴极灵敏度阴极灵敏度。而一个光。而一个光子在子在阳极阳极上产生的平均上产生的平均电子数电子数叫做光电倍叫做光电倍增管的增管的总灵敏度总灵敏度。l光电倍增管的光电倍增管的最大灵敏度最大灵敏度可达可达10A/lm，极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压极间电压
40、越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。l另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以以不能受强光照射不能受强光照射，否则将会损坏。，否则将会损坏。尚湘产涂绦橱锐喷疽退崖仟麻疑哆茁颁错穿芽波帝邹皆昏烁小栈锗患臣顶传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效
41、应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（3）暗电流和本底电流）暗电流和本底电流l即使即使没有光没有光信号输入，加上电压后信号输入，加上电压后阳阳极极仍有仍有电流电流，这种电流称为，这种电流称为暗电流暗电流，这是这是热发射热发射所致或场致发射所致或场致发射造成造成的，的，这种暗电流通常可以用补偿电路消除。这种暗电流通常可以用补偿电路消除。l如果与闪烁体放在一处，在完全蔽光如果与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为情况下，出现的电流称为本底电流本底电流，其值大
42、于暗电流。增加的部分是宇宙其值大于暗电流。增加的部分是宇宙射线对闪烁体的照射而使其激发，被射线对闪烁体的照射而使其激发，被激发的闪烁体照射在光电倍增管上而激发的闪烁体照射在光电倍增管上而造成的，本底电流具有造成的，本底电流具有脉冲形式脉冲形式。 墓班盾日氢弗去鸡洼季贵切娱径弥沙客蝎模忍彻碴祸嚣滞费怯衍讼夏号场传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光
43、电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（4）光电倍增管的光照特性）光电倍增管的光照特性l对于较好的管子，在很宽的光通量范围之内，这个对于较好的管子，在很宽的光通量范围之内，这个关系是关系是线性线性的，即的，即入射光通量小于入射光通量小于10-4lm时，有时，有较好的线性关系。光通量较好的线性关系。光通量大大，开始出现，开始出现非线性非线性，如，如图所示。图所示。光电倍增管的光照特性与直线最大偏离是3%10131010109107105103101在45mA处饱和1
44、0141010106102光通量/1m阳极电流/ A光照特性光照特性反应了反应了光电倍增管的阳光电倍增管的阳极极输出电流输出电流与照与照射在光电射在光电阴极上阴极上的的光通量光通量之间的之间的函数关系。函数关系。病虱勾沏梆耕须庚灼骸揩瑞刹愧狗搞阀毯恨惕酝苗剪絮浑鲤胆鳃理磨嫌玛传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光
45、电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管产品光电倍增管产品1：侧窗型光电倍增管（侧窗型光电倍增管（R105R105）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、）、九级倍增、，九级倍增、，硼硅玻壳、锑铯光阴极、硼硅玻壳、锑铯光阴极、300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：400nm400nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1250Vdc1250Vdc光照灵敏度：光照灵敏度： 阴极：阴极：40 40 A/lmA/lm 阳极：阳极：400 A/l
46、m400 A/lm阳极暗电流阳极暗电流( (最大最大) )：50nA淘厢饼瓷娃聚毫辨杭会桂俯蠢脊约又埔讶笆再尘浪飞炼绥析解瘪解卿蜀乃传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增
47、管产品光电倍增管产品2：端窗型光电倍增管（端窗型光电倍增管（CR110CR110）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、）、1111级倍增、，级倍增、，硼硅玻壳、锑铯光阴极、硼硅玻壳、锑铯光阴极、300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：420nm420nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1500Vdc1500Vdc光照灵敏度：光照灵敏度： 阴极：阴极：95 95 A/lmA/lm 阳极：阳极：200 A/lm200 A/lm阳极暗电流阳极暗电流( (最大最大) )：10nA戊插泌添踞趋凌脏萤票凝蛤谬晨掖斩喧四句通柄呸倡雷霄阎豢臻浅剐排织传感
48、器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管产品光电倍增管产品3：高温光电倍增管高温光电倍增管 （CR162CR162）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、盒栅式
49、）、盒栅式1111级倍增、，级倍增、，硼硅玻壳、锑钾钠光阴极硼硅玻壳、锑钾钠光阴极 、耐高温铜铍倍增极耐高温铜铍倍增极三种温度可供选择：三种温度可供选择：125/150/175125/150/175300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：42020 nm42020 nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1800Vdc1800Vdc光照灵敏度光照灵敏度( (最小最小) )： 阴极：阴极：20 20 A/lmA/lm 阳极：阳极：8 A/lm8 A/lm阳极暗电流阳极暗电流( (最大最大) )：10nA盅僻嗓聚缀句动驾乳污晃稀日寄媚奶爪堰懈颗镁沧搔饭巾劈喀彝驼
50、漏烃蒂传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管电源光电倍增管电源输入电压：输入电压：12V2V输出电压：输出电压：0+1500V输出电流：输出电流：1mA外形：外形：50
51、3825(mm)重量：重量：100g兔赐灿及鞠嫡林文葡批磕瘴镑媳玫跑澳藻谤母沁鸽纺饥礼榨隐厦儡庐铜水传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性CPM端窗式光电倍增管端窗式光电倍增管l
52、ChannelPhotomultipliers硝瞳杰崖棵迭莱驹睛策岩馋嘎展匣氏短绣绩这妆牵贼灿拂踢胀胃杨渣讨偏传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性CPM工作原理：l通过安装在端
53、窗式光窗口内表面的一个半透明通过安装在端窗式光窗口内表面的一个半透明的光电阴，接收非常微弱的入射光，并转换成的光电阴，接收非常微弱的入射光，并转换成光电子。光电子。l然后光电子从阴极到阳极然后光电子从阴极到阳极,穿过一个窄的穿过一个窄的半导半导体体通道通道，光电子每次撞击，光电子每次撞击弯曲通道弯曲通道的内表面时，的内表面时，产生类似于产生类似于光电倍增管光电倍增管的的雪崩效应雪崩效应，发射出倍，发射出倍增的二次电子。增的二次电子。l这个效应这个效应沿沿着着整个倍增通道整个倍增通道，发生许多次，导，发生许多次，导致雪崩效应，致雪崩效应，增益达到增益达到108。弯曲的玻璃管形。弯曲的玻璃管形状加
54、强了倍增效应。状加强了倍增效应。溯喧枯够德宿榨捉寂瞅啤柒嗽韵氟着韧蓟唱翟耸咆汐奸炎私勉赔倡吼玩床传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性与传统与传统PMT比较比较l尺寸紧凑，最小的
55、端窗式探测器，包括外壳直径尺寸紧凑，最小的端窗式探测器，包括外壳直径10.5mm，有，有1/3、1/2、3/4等尺寸规格；等尺寸规格；l只需要一个只需要一个3000伏的电源伏的电源，无外部电压分配网络要，无外部电压分配网络要求，求，净蓖弯钩褂冬蔓宰弓守横增哲符呀宣搅剐筹爆酵阐派脯膏琴逞脏经弄呕均传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、
56、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性特点：l超高的阳极灵敏度，比传统超高的阳极灵敏度，比传统PMT超过一到两个超过一到两个数量级，比雪崩二极管数量级，比雪崩二极管APD超过超过5个数量级；个数量级；l（在（在3000伏最大偏置电压下，增益达到伏最大偏置电压下，增益达到108A/W；在；在2400伏时，典型增益为伏时，典型增益为3x106A/W）l极低的暗电流，比传统的极低的暗电流，比传统的PMT降低了一到两个降低了一到两个数量级，扩展了动态探测范围，数量级，扩展了动态探测范围
57、，典型值典型值3pA、106增益增益l非常高稳定的暗电流，非常高稳定的暗电流，CPM半导体内表面没有半导体内表面没有充电效应，不会产生突变脉冲电流；充电效应，不会产生突变脉冲电流；l非常低的等效输入噪声非常低的等效输入噪声(低于低于10-17W)；l多种光电阴极窗口材料，响应光谱范围：多种光电阴极窗口材料，响应光谱范围：115nm900nm； 你贼武珊饲胯跟撮量杜皱洽享由杏归冤醇纤现慈破劝颤蒲诣店搽呆殆训炉传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光
58、源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性典型应用：l荧光、紫外、可见、红外分光光度计，色度光度计荧光、紫外、可见、红外分光光度计，色度光度计l高精度、高效率光子探测和闪烁计数应用高精度、高效率光子探测和闪烁计数应用l荧光探测分析，荧光分光光度计荧光探测分析，荧光分光光度计l微弱光探测微弱光探测l精密分析仪器和生化分析、医疗仪器精密分析仪器和生化分析、医疗仪器l生物发光
59、和化学发光研究生物发光和化学发光研究l环境射线剂量监测环境射线剂量监测l射线和射线和射线探测射线探测l高能物理高能物理钝耶翼坐咆徽恫累析壹宋痊熬鄂金王掌哈槛磋朋拐难腮梦辐颈绵租涤嫂舍传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参
60、数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性高压电源高压电源l高度稳定的高压电源，可调电高度稳定的高压电源，可调电压范围压范围0(-)3000V，l最大输出电流为最大输出电流为100uA，l5V工作电压，工作电压，l150us门控时间，门控时间，l短路电流保护。短路电流保护。夷辱杖碱溪戊骇认硕礼孰砰哉自献词乖汰择爪访倒类柳窜胰岁宝佯雅厘贝传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光
61、电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.3.2内光电效应及其器件内光电效应及其器件l当当光照光照射在物体上，使物体的射在物体上，使物体的电阻率电阻率发生变化发生变化，或，或产生产生光生电动势光生电动势的现的现象叫做象叫做内光电效应内光电效应，它，它多发生于半导多发生于半导体内。体内。l根据工作原理的不同，内光电效应分根据工作原理的不同，内光电效应分为为光电导效应光电导效应和和光生伏特效应光生伏特效应（结光（结光电效应）电效应）两类两类
62、直帘陕耍百烂孩臀热喘镊噪嚏瞥堡脑栈烧侨空融酋垮伺经奸刁茎狠麦邢做传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性半导体半导体光电器件光电器件光敏光敏电阻电阻光电耦合光电耦合器器光光电池电池
63、光电导光电导效应效应光电光电三极管三极管结光电效应结光电效应光电光电二极管二极管乐捍杯批棘慕俞容探卜灾夫肢胜挺灼筒峙蝴幌宇饯饼缩踌盈肾灭磕葫孪父传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的
64、特性一、一、光电导效应及其器件光电导效应及其器件l1、光电导效应：、光电导效应：半导体材料受到半导体材料受到光照光照时，时，导电性增强，导电性增强，阻值减低阻值减低的现象。的现象。l过程：过程：当当光照光照射到半导体材料上时，射到半导体材料上时，价带中的电子价带中的电子受受到能量大于或等于禁带宽度的到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击光子轰击，由价，由价带越过禁带带越过禁带跃入导带跃入导带， 导带 价带 禁带 自由电子所占能带 价电子所占能带 Eg使材料中导带内使材料中导带内的电子和价带内的电子和价带内的空穴浓度增加，的空穴浓度增加，从而使从而使电导率变电导率变大大。绸咙坎圆敝孽饥傀嘲仰玩昆载践
65、盅铜绍性汇氨脯驼就头固陷失孤僚碴欲秆传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性为了实现能级的跃迁，为了实现能级的跃迁，入射光入射光的的能量能量必须必须大大于于光电导材料的光电导材料的
66、禁带宽度禁带宽度Eg，l禁带宽度禁带宽度取决于取决于材料材料的光导的光导性能性能l一种光电导材料，总存在一个一种光电导材料，总存在一个照射光波长照射光波长限限c，只有，只有波长小于波长小于c的光照的光照射在上面，射在上面，才能才能产生产生电子电子能级间的跃进能级间的跃进，从而使其电，从而使其电导率增加。导率增加。基于光电导效应的光电器件：基于光电导效应的光电器件：光敏电阻光敏电阻 导带 价带 禁带 Eg心横格堂掇速榜怂咬讼酞轮朗歹实还缘威弗芭紊谩寇咀腾疹哄袖遭婚晚贴传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率
67、、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2、光敏电阻、光敏电阻1）工作原理）工作原理没有极性，为没有极性，为纯纯粹的粹的电阻电阻器件。器件。光光照照引引起起的的附附加加电电导导十十分分明明显显，表表现现出出较较高高的的灵敏度灵敏度。在在外外加加电电压压的的作作用用下下，用用光光照照射射就就能能改改变变电电路中
68、电流的大小路中电流的大小RGRLEI旧岁瘁鬼苯图忍烽秤伐惶装溃逞胃生淘生罩垄精消孜乘难舜揉甚裂鲸儒搽传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2）光敏电阻结构特点）光敏电阻结构特点l
69、电极一般采用梳状图案，减小电极间电极一般采用梳状图案，减小电极间的距离以提高灵敏度的距离以提高灵敏度CdS危点汀主版破或笔努崇谷崭围推言鸥宜它叫士枚作诡肇面瀑秸吕丑诌恢程传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参
70、数光电器件的特性光电器件的特性3）光敏电阻封装）光敏电阻封装金属封装的硫化镉光敏金属封装的硫化镉光敏电阻的结构电阻的结构1.玻璃底板玻璃底板2.半导体光导层半导体光导层。3.金属电极与引出线金属电极与引出线，为减小潮湿的影响，必为减小潮湿的影响，必须有严密的外壳封装须有严密的外壳封装孰迁蟹蜒舶什摔扶哲案粕饯渔那改垒昌怀闸珊税邓咨钙继谍天苟掠法倘坚传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应
71、及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性环氧树脂封装的光敏电阻环氧树脂封装的光敏电阻l暗电阻：暗电阻：0.6M l亮电阻：亮电阻：510k l 100/100.5房硼阀矗麻骸聋镑淡冤佐约桌宜掐摈笛析哗郎梢抵继迎窑漠省鹿拦翌忿峦传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源
72、、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性3、光敏电阻的主要参数和基本特性、光敏电阻的主要参数和基本特性（1）暗电阻暗电阻、亮电阻亮电阻、光电流光电流暗暗电电阻阻不不受受光光照照射射时时的的阻阻值值，一一般般在在兆欧量级。此时流过的电流称为兆欧量级。此时流过的电流称为暗电流。暗电流。亮亮电电阻阻受受光光照照射射时时的的电电阻阻（越越小小越越好好），此时流过的电流称为，此时流过的电流称为
73、亮电流亮电流。光电流光电流亮电流亮电流与与暗电流暗电流之差之差（其值越（其值越大越好）。光电流大，其相应的灵敏度大越好）。光电流大，其相应的灵敏度增大。增大。雇凯模昭像怠忙牵彩析归斋剩羽埠甸山吱瓤品匡食玄剑厄劝姻犹偶峦旦乱传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电
74、阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光敏电阻的光敏电阻的暗电阻暗电阻与与亮电阻亮电阻的的比值比值 值值 lg(暗电阻暗电阻/亮电阻亮电阻)/lg(亮光亮光照度值照度值/暗光暗光照度值照度值)实用的光敏电阻的实用的光敏电阻的暗电阻为暗电阻为M级级，而，而亮电阻亮电阻则为则为k级级。一般：最小一般：最小 lg(R10/R100)/lg(100/10)lg(R10/R100)0.50.9搪颈葱厘友徘存秽笋顺牲藻老趴莹臣慨锰杀暂迈宦客眷瓣匣抗隅鳞钨蜘鸯传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光
75、的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性4、光电器件的特性、光电器件的特性l光照特性光照特性l光谱特性光谱特性l响应时间响应时间l峰值探测率峰值探测率l温度特性温度特性l伏安特性伏安特性尺毁联理摧脏络考爹栖沸匙厄摄殊嘎栏烁尾墒刁绕盅独扇屋对回卿磷裸等传感器58章光电式1传感器58章光电
76、式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（1）光照特性）光照特性l不同类型光敏电阻光照特性不同，但不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照光照特性特性曲线均曲线均呈非线性呈非线性。因此它不宜作定量。因此它不宜作定量检测元
77、件，这是光敏电阻的不足之处。一检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中般在自动控制系统中用作光电开关用作光电开关。012345I/mA L/lx10002000在一定外加电压下，光敏电阻在一定外加电压下，光敏电阻的的光电流光电流和和光通量光通量之间的关系。之间的关系。婪丙喉毖榨顽苏靳垫吉豁蝇哄阿谰寺蓖寨屡懦突铰沫掺豁露乡馁仅擞息驰传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及
78、其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（2）光谱特性）光谱特性l相对灵敏度相对灵敏度K与入射光与入射光波长波长之间的关系之间的关系l光谱特性与光敏电阻的材料有关。光谱特性与光敏电阻的材料有关。l选用时，应把光敏电阻的选用时，应把光敏电阻的材料材料和和光源光源的种的种类类结合结合起来起来考虑考虑，才能获得满意的效果。，才能获得满意的效果。204060801004008001200160020002400/n m123相对灵敏度1硫
79、化铅硫化铅在较宽在较宽的光谱范围内均有的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰较高的灵敏度，峰值在红外区域；值在红外区域；2硫化镉硫化镉、3硒硒化镉化镉的峰值在可见的峰值在可见光区域。光区域。九说瘸苗脯劲掠拳尸唾姨羌至性恕垮峰赚琉哗笺稗肯淀徽疫合熙衅汉岿渤传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应
80、光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（3）频率特性）频率特性l当光敏电阻受到当光敏电阻受到脉冲光脉冲光照射时，光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的立刻为零，这就是光敏电阻的时延时延特性特性。l电阻时延特性不同，所以它们的电阻时延特性不同，所以它们的频频率特性率特性也不同也不同 l多数光敏电阻的多数光敏电阻的时延时延都比都比较大较大，所，所以不能用在要求快速响应的场合。以不能用在要求快速响应的场合。比较上
81、图，硫化铅的使用频率比硫化镉高得多。比较上图，硫化铅的使用频率比硫化镉高得多。20406080100I / %010102103104硫化铅硫化镉入射光调制频率入射光调制频率/Hz相对光电流相对光电流疼宴磐祟肄化柳油羹弓靛箩蜘饯恰四深贞誓侯窑汹岗麦年财锁猖懂纤哆桂传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光
82、电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（4）稳定性）稳定性l初制成的光敏电阻，性能是不够稳定的。初制成的光敏电阻，性能是不够稳定的。l经一至二周的老化经一至二周的老化，性能可，性能可达稳定达稳定。l老化过程中，开始一段时间有些样品阻值上升，老化过程中，开始一段时间有些样品阻值上升，有些样品阻值下降，但最后达到一个稳定值后有些样品阻值下降，但最后达到一个稳定值后就不再变了。这就是光敏电阻的主要优点。就不再变了。这就是光敏电阻的主要优点。l光敏电阻的光敏电阻的使用寿命使用寿命在密封良好、使用合理的在密封良好、使用
83、合理的情况下，情况下，几乎是无限长的几乎是无限长的。I / %408012016021T/h1200 16001、2分别表示两种型号分别表示两种型号CdS光敏光敏电阻的稳定性。电阻的稳定性。瞩内撰酗倘邯责寐人彭战虽矽纫琼食悬示绸幽状撕墅晨噬砚瞪赞鸽薛暮滚传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光
84、电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（5）温度特性）温度特性l光敏电阻的性能光敏电阻的性能(灵敏度、暗电阻灵敏度、暗电阻)受温度的影受温度的影响响较大。较大。l有时为了提高灵敏度，或为了能够接收较长波有时为了提高灵敏度，或为了能够接收较长波段的辐射，将元件降温使用。段的辐射，将元件降温使用。l例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。2040608010001.02.03.04.0/mI/mA+20 C-20 C光谱特性曲线的峰值向可见光波长方向移动光谱特性曲线的峰值向可见光波长
85、方向移动硫化镉硫化镉I / A100150200-50-1030 5010-30T / C暗电阻和灵敏度随温升下降，暗电阻和灵敏度随温升下降，围践矾洪漂彦热察壹野作材病唇邦鱼族呢十敌锭谍缺彪庭复困贞左冶柄捂传感器58章光电式1传感器58章光电式1传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性lEnd捉柒鞠穷沽思驶礁郸卤歪嗡能户摆墒进憨村期保房虫涝觅郝厚媒片峰敢雄传感器58章光电式1传感器58章光电式1
