2019年-第六章光电式传感器-PPT精选文档

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第六章光电式传感器? 光电式传感器的工作原理是:首先把被测 量的变化转换成光信号的变化,然后通过 光电转换元件变换成电信号。第一节 第二节 第三节第四节光源 光电传感器 光纤传感器光栅式传感器光一、光谱谱光波:波长为10—106nm的电磁波 可见光:波长380—780nm 紫外线:波长10—380nm, 波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线 波长10—200nm称为极远紫外线 红外线:波长780—106nm 波长3μm(即3000nm)以下的称近红外线 波长超过3μm 的红外线称为远红外线。 光谱分布如图所示。0.01波长/μ m0.05 极远紫外0.10.5 远 近 可见光 紫 紫 外 外1近红外510远红外3×101810165×101510155×101410145×1013频率/Hz 光子能量/eV1005010510.5光的波长与频率的关系由光速确定,真空中的光速 c=2.99793×1010cm/s,通常c≈3×1010cm/s。光的波长 λ和频率ν的关系为 νλ=3×1010cm / s ν的单位为Hz,λ的单位为cm。第一节光源一、热辐射光源 二、气体放电光源 三、电致发光器件--发光二极管 四、激光器 1.气体激光器 2.固体激光器 3.半导体激光器第二节光电传感器光电器件的作用是将光信号转变为电电信号。 其工作的物理基础是光电效应。h?Rgh?E内光电效应:光作 用,使光电器件的 电阻率变化。阻挡层光电效应:光作用,使光 电器件产生一定方向的电动势。 器件:光电池,光敏二极管、光 敏三极管。器件:光敏电阻。光电效应当光照射物体时,导致物体的电学性质发生改变, 这种现象称为光电效应。外光电效应 在光线作用下,电子逸出物体表面的现象。 如光电管、光电倍增管。光 电 效 应解释: 光子是具有能量的粒子,每个光子的能量可表示为E ?h?v光电导效应 内光电效应光电效应方程光生伏特效应1 2 E ? m v ?h ?v?A k 0 2光电子能否产生,取决于光电子的 能量是否大于该物体的表面电子逸 出功A0。光电效应导带外光电效应自由电子所占能带 不存在电子所占能带 价电子所占能带Eg禁带 价带光 电 效 应内光电效应在光线作用,电子吸收光子能量从键合状 光电导效应 态过渡到自由状态,而引起材料电导率的 变化,这种现象被称为光电导效应。 基于这种效应的光电器件有光敏电阻。光生伏特效应光电效应外光电效应光 电 效 应光电导效应 内光电效应在光线作用下能够使物体产生一定方 光生伏特效应 向的电动势的现象叫做光生伏特效应 基于该效应的光电器件有光电池和光 敏二极管、三极管。光电器件按探测原理分为:热探测型和光子探测型 一、

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