您好,欢迎光临商城! 登录  |  注册
您还可以使用以下账号
|定制产品|DIY/体验|意见反馈|帮助中心
0
服务热线:027-59901231
下架区 分销商登录 积分商城 订单查询 限时抢购 团购 品牌专卖 优惠活动中心
首页 > 文章详细

半导体光电效应传感器

发布日期:2017-12-06 11:26:01 【关闭】
摘要:半导体光电效应传感器的工作原理基于两个效应:光电导效应和光生伏特效应。

      一、半导体光电效应传感器

   1.半导体光电效应传感器工作原理

   半导体光电效应传感器的工作原理基于两个效应:光电导效应和光生伏特效应。

   光电导效应:当光投射在半导体上时,光子的能量在半导体中激发出非平衡载流子而使载流子浓度加大,引起半导体电导率增加,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是利用这一效应制成的光电器件。光敏电阻没有极性,纯粹是电阻器件,使用时可加直流电压,也可加交流电压。

  图4.21为光敏电阻的工作原理图。当无光照时,半导体中载流子浓度小,光敏电阻值(暗电阻)很大,电路中电流很小。当光敏电阻受到光照时,半导体中的载流子急剧增加,阻值(亮电阻)急剧减小,因此电路的电流迅速增加。

  

光敏电阻的工作原理

   光生伏特效应:在光线作用下使物体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。

   光电池、光 敏 二 极 管、光 敏 三 极 管 都 有 一 个 PN 结 (如图4.22所示)。当无光照时,PN 结形成的势垒阻碍少数载流子的流动,但当光照到 PN结上时,若光子能量足够大,将在PN结区附近激发电子 空穴对,在PN结电场作用下,N区的光生空穴被拉向P区,P区的光生电子被拉向 N区。若PN结的外电路没有连通,在 PN 结将出现光生电动势;当外电路连通时,就有电流从 P区流经外电路至 N区,如图4.23所示,这就是光电池的工作原理。如果外电路不但有负载,而且还接一电池(如图4.24所示),则无光照时,少数载流子很少,电路呈阻断状态;有光照时,少数载流子增多,电路中电流变大,电路呈开通状态,这就是光敏二极管的工作原理。光敏三极管可以看做是一个bc结为光敏二极管的三极管,如图4.25所示。在正常情况下,基极 集电极为受光结(相当于一个光敏二极管)。集电极相对发射极为正电压;而基极开路,则基极 集电极处于反向偏置。无光照照射时,由热激发产生少数载流子。电子从基极进入集电极,空穴从集电极移向基极,在外电路中有暗电流流过。当光照射在光敏面(bc结)上,bc结区产生光电载流子。由于集电极处于反向偏置,使内电场增强。在内电场作用下,光生电子漂移到集电极,在基极区留下空穴,使基极电位升高,促使发射极有大量电子经基极被集电极收集而形成放大的光电流。

gooxian-光电式传感器

  

gooxian-集电极电流

   2.半导体光电效应传感器的选用

   光电效应传感器的测量系统具有非接触、高可靠性、高精度、反应快和结构简单等优点,故广泛用于自动检测技术领域。选用元件时要注意以下两点:

  (1)光敏电阻具有很高的灵敏度,光谱响应的范围可以从紫外区域延伸到红外区域,而且体积小、性能稳定、价格较低,所以被广泛地应用在自动化技术领域。但由于光敏电阻的光照特性曲线非线性,因此,它不宜作为线性测量用,只能作开关式光电信号传感器用。

   (2)选用光电元件时应根据不同的光源,结合元件的特性参数来选用。例如,光源发出的是可见光,光电元件一般选用硅光敏二极管或三极管,也可选用频响高、灵敏度大的硅光电池。光敏电阻对不同波长的光灵敏度不同,因此,选用光敏电阻时也应结合光源来考虑。

   3.使用时的注意事项

  (1)不论是光敏电阻,还是光敏二极管、三极管,都要注意其规格和使用环境条件。例如,最高工作电压、耗散功率,光电流、环境温度、极间耐压等都是较重要的数据,在使用时不能超过规定值。

   (2)光敏管的灵敏度与入射光的方向有关,因此光源与光敏管的相对位置应合适,且保持不变。

   (3)光敏管要先进行老化处理,才能使性能稳定,特别是光敏电阻,在最初受到光照和外接负载后,灵敏度会明显降低。在人为地加温、光照和加负载情况下经1~2周的老化,光电性能渐趋稳定,以后就基本不变了。

  

 

 

上一篇文章:发射机和接收机体系结构
下一篇文章:微波传输线

文章评论

当前评论文章【半导体光电效应传感器】
昵称:
电子邮箱:
内容:
 
  • 验证码:

相关商品