PSD位置传感器实验.doc

PSD位置传感器实验一、实验目的：了解PSD光电位置敏感器件的原理与应用二、基本原理：PSD为一具有PIN三层结构的平板半导体硅片。其断面结构如图101所示，表面层P为感光面，在其两边各有一信号输入电极，底层的公共电极是用与加反偏电压。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流和，显然。而和的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PSD表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可简化为图102所示的电位器模型，其中、为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然、正比于光点到两个输出电极间的距离。图10-1 图10-2因为 所以可得 当入射光恒定时，恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离X与成线性关系，与入射光点强度无关。通过适当的处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。三、需用器件与单元：PSD传感器及位移装置、PSD传感器实验模板、主机箱 四 、实验步骤：1观察PSD结构，它有四只管脚，其中有一边为园弧状附近的管脚加反偏电压，其对角线部位管脚为空脚（如图103）。PSD接线中黑线接端，其中两个为输出端可随意接入。图1032 按图10-4接线，将实验模块的和“”插孔与主机箱中的稳压电源和“”分别相连，再将实验PSD传感器装置中的半导体激光器的两个插孔与实验模板的激光电源的插孔相应连接。实验模板的PSD I2接PSD传感器的蓝色插孔，vref基准源接PSD传感器的白色插孔，PSD I1接PSD传感器的红色插孔。3 将PSD传感器实验模板单元电路连接起来，即与接，与接（注：V03、Vi3、Vi4、V05不用接线）与接，与接，将实验模板上激光电源的“”与的“”及输出的“”连接起来。将主机箱的电压表接到实验模板的V07或“”上。 图1044.打开主机箱电源，实验模板开始工作。转动测微头使激光光点在PSD上的位置从一端移向另一端。此时电压变化可在之间，若未达到此值，可调输出增量旋纽。5.从PSD一端开始旋转测微头，使光点移动，取，即转动测微头一转，读取数显表示值。填入表101 表101 PSD传感器位移值与输出电压值位移量（mm）-7.0-6.8-6.6-6.4-6.2-6.0-5.8-5.6输出电压（V）0.420.410.390.380.370.360.350.34位移量（mm）-5.4-5.2-5.0-4.8-4.6-4.4-4.2-4.0输出电压（V）0.330.320.310.300.280.270.260.25位移量（mm）-3.8-3.6-3.4-3.2-3.0-2.8-2.6-2.4输出电压（V）0.240.220.210.200.180.170.160.15位移量（mm）-2.2-2.0-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8输出电压（V）0.140.120.110.100.090.080.070.06位移量（mm）-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8输出电压（V）0.040.030.010-0.01-0.02-0.03-0.05位移量（mm）1.01.21.41.61.82.02.22.4输出电压（V）-0.06-0.07-0.08-0.10-0.10-0.11-0.12-0.14位移量（mm）2.62.83.03.23.43.63.84.0输出电压（V）-0.13-0.14-0.16-0.17-0.18-0.19-0.20-0.21位移量（mm）4.24.44.64.85.05.25.45.6输出电压（V）-0.22-0.23-0.23-0.24-0.25-0.27-0.29-0.30位移量（mm）5.86.06.26.46.66.87.07.2输出电压（V）-0.31-0.32-0.33-0.34-0.36-0.37-0.39-0.40位移量（mm）7.47.67.88.08.2输出电压（V）-0.41-0.41-0.42-0.43-0.44 6. 根据表10-1所列的数据，计算中心量程2mm、3mm、4mm时的非线性误差上图拟合出的线性方程是y = -0.0568x + 0.0145，则在2mm处的非线性误差在3mm处的非线性误差在4m