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[基础电路] 光敏传感器

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admin 发表于 2013-2-23 12:34:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一,它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。
  光敏传感器的种类繁多,主要有:光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。
  第一节 光电管
  图1和图2分别是光电管的结构示意图和电路图
   20121119052547104294848.jpg
  
  光电管主要有以下几点特性:
  (1).光电管的光谱特性
  光电管的光谱特性是指光电管在工作电压不便的条件下,入射光的波长与其绝对灵敏度(即量子效率)的关系。光电管的光谱特性主要取决于阴极材料,常用的阴极材料有银氧铯光电阴极、锑铯光电阴极、铋银氧铯光电阴极及多硷光电阴极等,前两种阴极使用比较广泛,图3和图4分别给出了它们的光谱特性曲线。
   20121119052547229294849.jpg
  
  由光电管的光谱特性曲线可以看出,不同阴极材料制成的光电管有着不同的灵敏度较高的区域,应用时应根据所测光谱的波长选用相应的光电管。例如被测光的成分是红光,选用银氧铯阴极光电管就可以得到较高的灵敏度。
  (2).光电管的伏安特性
  光电管的伏安特性是指在一定光通量照射下,光电管阳极与阴极之间的电压UA与光电流IΦ之间的关系。光电管在一定光通量照射下,光电管阴极在单位时间内发射一定量的光电子,这些光电子分散在阳极与阴极之间的空间,若在光电管阳极上施加电压UA,则光电子被阳极吸引收集,形成回路中的光电流IΦ。当阳极电压升高,阳极发射的光电子指引一部分被阳极收集,其余部分仍返回阴极。随着阳极电压的升高,阳极在单位时间内收集到的光电子数增多,光电流IΦ也增加。如果阳极电压升高到一定数值时,阴极在单位时间内发射的光电子全部被阳极收集,称为饱和状态,以后阳极电压升高,光电流IΦ也不会增加。
   20121119052547369914850.jpg
  
  图5给出了光电管不同光通量下的伏安特性曲线族。
  (3).光电管的光电特性

  (4).暗电流
  如果将光电管置于无光的黑暗条件下,当光电管施加正常的使用电压时,光电管产生微弱的电流,此时电流称为暗电流。暗电流的产生主要是由漏电流引起的。
  光电管常用在自动控制、无线电传真、有声电影及其它光电转换设备上。
  表1列出了一些国产光电管的技术特性。
   20121119052547448044851.jpg
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