颜色识别系统设计实验 一、 实验目的 1、了解颜色传感器的组成及工作原理 2、了解颜色传感器的基本特性 3、掌握颜色传感器的应用 二、实验内容 1、颜色传感器短路电流测试实验 2、颜色传感器开路电压测试实验 3、颜色传感器颜色识别实验 4、设计实验：颜色传感器颜色识别设计实验 三、实验仪器 1 、光电创新实验平台主机箱 2 、颜色识别系统设计模块 3 、万用表 4、连接线 四、实验原理 1 、颜色传感器的基本结构 颜色传感器是由三个 Si-PIN 光电管以及在片滤波器集成在一起的，每个光电管都各自有三种颜色之一的滤波器。它具备小尺寸设计，高质量滤波器和三种颜色同步记录的特点。三个不同区域的颜色识别响应，类似于人眼。每个光电管对相应光谱滤波器的颜色光最敏感，主要是红色，绿色，蓝色，适用于彩色扩影、彩色印刷、色彩鉴别电路。 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，颜色传感器是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解颜色传感器的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体 PN 结原理和光电效应理论。 图 13.1 是半导体 PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当 P 型和 N 型半导体材料结合时，由于 P 型材料空穴多电子少，而 N 型材料电子多空穴少，因此 P 型材料中的空穴向 N 型材料这边扩散，N 型材 45 料中的电子向 P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的 P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在 PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当 PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当 PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为 PN 结的单向导电性,电流方向是从 P 指向 N。 2 、颜色传感器的工作原理 颜色传感器是由三个Si-PIN 光电管以及在片滤波器集成在一起的，除了响应波段与光电二极管不同外，电气性能是一致的，因此，了解了每个光电管的响应波段后，我们就可以把颜色传感器当做光电二极管来研究。下面来介绍一下光电二极管的工作原理： 光电管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体 PN 结的光电效应实现的。 在耗尽层两侧是没有电场的中性区，由于热运动，部分光生...
