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半导体光电效应传感器

2017-12-22 16:29:23 3089 半导体

0 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，威廉希尔官方网站中电流很小。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，因此威廉希尔官方网站的电流迅速增加。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结的外威廉希尔官方网站没有连通，在ＰＮ结将出现光生电动势；当外威廉希尔官方网站连通时，就有电流从Ｐ区流经外威廉希尔官方网站至Ｎ区，如图４．２３所示，这就是光电池的工作原理。如果外威廉希尔官方网站不但有负载，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，威廉希尔官方网站呈阻断状态；有光照时，少数载流子增多，威廉希尔官方网站中电流变大，威廉希尔官方网站呈开通状态，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，在外威廉希尔官方网站中有暗电流流过。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。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。 www. 购线网专业定制各类测试线（同轴线、香蕉头测试线，低噪线等）gooxian.com 0
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