传感器原理及应传感器原理及应用用第第88章光电式传感器章光电式传感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传感光电式传感器器主要内容：8.18.1光电效应8.28.2光电器件光电管、、光电倍增管、、光敏电阻、、光电晶体管、、光电池、、光电耦合器、光电开关光电耦合器、光电开关、、电荷耦合器8.38.3光纤传感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传光电式传感器感器概述光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，具有这种功能的材料称为光敏材料，换成电信号，具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件称光敏器件。光敏器件种类很多，如：做成的器件称光敏器件。光敏器件种类很多，如：光电管、光敏二极管、光电管、光敏二极管、光电倍增管、光敏三极管、光电倍增管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光敏电阻、光电池、光电耦合器、光纤等等。光电耦合器、光纤等等。在计算机、自动检测、控制系统应用非常广泛。在计算机、自动检测、控制系统应用非常广泛。传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传光电式传感器感器概述光电鼠标传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传光电式传感器感器概述料位自动控料位自动控制制光电开关传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传光电式传感器感器概述光栅光纤光电管光敏电阻8.18.1概述概述8.1.18.1.1光的特性光的特性光波是波长为光波是波长为10~1010~1066nmnm的电磁波。的电磁波。1000,000nm1000,000nm10nm10nm780nm780nm380nm380nm可见光可见光红外光红外光紫外光紫外光性质：性质：光都具有反射、折射、散射、衍光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。射、干涉和吸收等性质。19051905年，爱因斯坦提出年，爱因斯坦提出了光子假设：光在空间传了光子假设：光在空间传播时，是不连续的，也具播时，是不连续的，也具有粒子性，即一束光是一有粒子性，即一束光是一束以光速运动的粒子流，束以光速运动的粒子流，爱因斯坦把这些不连续的爱因斯坦把这些不连续的量子称为量子称为““光量子光量子”。”。11926926年，美国物理学家刘年，美国物理学家刘易斯把这一名词改称为易斯把这一名词改称为““光子光子””，并沿用至今。，并沿用至今。每个光子的能量为每个光子的能量为EE==hhνν可见，光的频率愈高可见，光的频率愈高，光子的能量愈大。，光子的能量愈大。8.1光电效应传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传感光电式传感器器传统的光敏器件利用各种光电效应，光电效应可分为：外光电效应内光电效应光电导效应光生伏特效应传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传感器光电式传感器8.1光电效应8.1.18.1.1工作原理工作原理(1)外光电效应在光线作用下，电子逸出物体表面向外发射称外光电效应。光照射物体时，电子吸收入射光子的能量，每个光子具有的能量是：EhhJS——普朗克常数()——光的频率（Hz），波长短，频率高，能量大传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传感器光电式传感器8.1光电效应8.1.18.1.1工作原理工作原理如果光子的能量E大于电子的逸出功A，超出的能量表现在电子逸出的功能，电子逸出物体表面，产生光电子发射。能否产生光电效应，取决于光子的能量是否大于物体表面的电子逸出功。2012EhmvA由能量守恒定律有：传感器原理及应用传感器原理及应用第第88章章光电式传感器光电式传感器光电导效应：入射光强改变物质导电率的物理现象称光电导效应。这种效应几乎所有高电阻率半导体都有，为使电子从价带激发到导带，入射光子的能量E0应大于禁带宽度Eg。基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。8.1光电效应8.1.18.1.1工作原理工作原理(2)内光电效应过程：当光照射到半导体材料上时，价带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使其由价带越过禁带跃入导带，如图，使材料中导带内的电子和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。导带价带禁带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...
