《传感器原理及应用》课件-第8章+光电效应及光电器件

第8章光电效应及光电器件传感器原理与应用

传感器原理及应用第8章光电效应及光电器件主要内容：

8.1光电效应

8.2光电器件

光电管、光敏电阻、光电晶体管、

光电池、色敏器件、其他光电器件

8.3

光电器件应用实例

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件概述

光敏器件种类很多，在自动检测及控制系统、计算机系统中应用非常广泛。普通的光电器件包括：光电管、光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光电倍增管、光电耦合器等。光信号光电传感器电信号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，做成的器件称光敏器件。光电传感器是物性型传感器。被测量

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件概述

料位自动控制电动扶梯自动启停光电开关

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件概述

光栅光电开关光敏电阻光电鼠标光敏管

8.1光电效应

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏器件主要利用各种光电效应光电效应可分为：

外光电效应

光电导效应

内光电效应光生伏特效应

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

8.1.1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。——普朗克常数()

——光的频率（Hz）

每个光子具有能量

J.S波长短，频率高，能量大。式中：

入射光的频谱成分不变时，产生的光电子与光强成正比。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光照射物体时电子吸收入射光子的能量，当物体吸入的能量超出物体逸出功A时，电子就会逸出物体表面，产生光电子发射。超出的能量就表现在电子逸出的动能上。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。

每个光子具有的能量可由能量守恒定律表示为

为一个电子逸出的动能（能量）；m为电子质量，ν0电子逸出物体表面时的速度；

A为电子的逸出功。

(爱因斯坦光电效应方程)8.1.1外光电效应光电子光照射e

传感器原理及应用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：入射光作用下电子吸收光子能量，电子从价带激发到导带过度到自由状态，同时价带也因此形成自由空穴，使导带电子和价带空穴浓度增大引起电阻率减小。8.1.2内光电效应

第8章

光电效应及光电器件为使电子从价带激发到导带，入射光子的能量应大于禁带宽度的能量E0＞Eg基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。1）光电导效应

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

为什么PN结会因光照产生光生伏特效应呢？PN---+++-+光源下面分两种情况讨论：不加偏压时的PN结处于反偏时的PN结2）光生伏特效应光生伏特效应是半导体材料吸收光能后，在PN结上产生电动势的效应。

传感器原理及应用当光照射在P-N结时，如果光电子能量足够大，就可激发出电子——空穴对，在P-N结内电场作用下空穴移向P区，而电子移向N区，使P区和N区之间产生电压，这个电压就是光生电动势.基于这种效应的器件有光电池。

不加偏压P-N结

二极管PN结开路电压有第8章

光电效应及光电器件PN电子空穴---+++-+光源2）光生伏特效应

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件无光照时，反向电阻很大，反向电流很小；有光照时，产生光生电子—空穴对，在外电场作用下，光生电子→N，空穴→P

运动，形成光电流Ig。-+

处于反偏时的P-N结（给P-N结加电场）

电流方向与反向电流一致，光照强光电流越大。具有这种性能的器件有：

光敏二极管、光敏晶体管从原理上讲，不加偏压的光电二极管就是光电池。

光敏二极管通常加反向电压。PN电子空穴---+++光源IgE2）光生伏特效应

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2光电器件

8.2.1光电管光电管是一个抽真空或充惰性气体的玻璃管，内有光阴极K、阳极A，光阴极涂有光敏材料；当光线照射在光敏材料上时，如果光子的能量E大于电子的逸出功A（E＞A），会有电子逸出产生光电子发射.电子被带有正电的阳极吸引在光电管内形成电子流，电流在回路电阻RL上产生正比于电流大小的压降。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电管主要用于：分析仪器和各种自动控制装置；如，分光光度计、光电比色计等8.2.1光电管电子管光电管外壳不透明

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.1光电管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光照很弱时，光电管产生的电流很小，为提高灵敏度常常使用光电倍增管。光电倍增管是利用二次电子释放效应，高速电子撞击固体表面，发出二次电子，将光电流在管内进行放大。8.2.2光电倍增管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电倍增管与普通光电管不同，在光阴极和阳极之间加了许多倍增极（10级左右），在阳极和阴极之间加有几百～上千伏的高压，每个倍增极间分压有100～200V；光电倍增管的电流增益很大在105～106之间。倍增极外加电压Ud与增益G的关系近似为：8.2.2光电倍增管光电倍增管不能直接受强光照射,否则会损坏.通常密封使用。式中：——常数

——倍增极数

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件上式可见，倍增级外加电压Ud的变化将引起光电倍增管增益的变化，因此对供给光电倍增管的电源电压要求较高，必须有极好的稳定性。射线仪器的电源稳定性要求较高，为减少光电倍增管受温度影响，也可以采用稳谱装置，在核探测技术中“稳谱”是数据分析的一个重要内容。

增益变化与外加电压（电源）有关8.2.2光电倍增管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件谱线漂移曲线可见，仪器稳定性与光电倍增管的性能指标、参数密切相关。光电倍增管受温度的影响是比较复杂的,温度影响程度与入射光线的波长有关,同一只管子波长不同,同样温度条件下影响不同.核探测器的温度影响和谱线漂移8.2.2光电倍增管阳极电流温度(℃)红光蓝光

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件基于光电倍增管的输入设备滚筒扫描仪X射线荧光仪闪烁探测器8.2.2光电倍增管光电倍增管的阴极前面放一块闪烁体就可构成闪烁计数器.能谱仪、X射线荧光仪等核仪器中的闪烁探测器使用的光电倍增管做光电转换元件。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.2光电倍增管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏电阻的工作原理是基于光电导效应光敏电阻结构是在玻璃底版上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有梳状金属电极，然后在半导体上覆盖一层漆膜。光敏电阻结构8.2.3光敏电阻光敏电阻符号光导体

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.3光敏电阻演示

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏电阻光照特性

无光照时，内部电子被原子束缚，具有很高的电阻值；

有光照时，电阻值随光强增加而降低；光照停止时，自由电子与空穴复合，电阻恢复原值。光敏电阻主要参数暗电阻、暗电流,无光照时的电阻、电流；

亮电阻、亮电流,受光照时的阻值、电流；亮电流与暗电流之差称光电流。8.2.3光敏电阻

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件1.伏安特性

给定光照度，电压越大光电流越大；

给定偏压，光照越大光电流越大；光敏电阻的伏安特性曲线不弯曲、无饱和，但受最大功耗限制。光敏电阻伏安特性8.2.3光敏电阻

基本特性

光照度为单位面积的光通量

Lx=lm（流明）/s

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏电阻灵敏度与入射波长有关;

灵敏度与半导体掺杂的材料有关，图例中材料与相对灵敏度峰位波长硫化镉（CdS）0.3～0.8(μm)硫化铅（PbS）1.0～3.5(μm)硫化铊（TlS）1.0～7.3(μm)

光敏电阻的光谱特性与波长和材料8.2.3光敏电阻2.光谱特性

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件温度变化影响光敏电阻的灵敏度、暗电流和光谱响应。温度T上升，波长λ变短，曲线向左移动。光敏电阻温度特性8.2.3光敏电阻3.温度特性几种光敏电阻的特性参数

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件有光照时，光敏电阻Rg下降,继电器断开;无光照时，光敏电阻Rg上升,VDW1反向饱和导通,继电器闭合.光敏电阻开关控制电路Rg磁电式继电器8.2.3光敏电阻——应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件白天Rg小，VT2导通VT3截止VT4导通，晶闸管VS截止H灭；晚上Rg大，VT2截止失去对VT3控制，VT3由VT1控制，待机;晚上压电陶瓷片B接收声音触发信号，VT3导通VT4截止，晶闸管VS导通灯亮；同时整流压降突然下降，VT3集电极保持低电压，使VS处于导通状态;HVSB

光敏电阻在声光控开关中的应用H点亮后，C3经电阻缓慢放电，直到不再维持VT4截止。调节C3可调节灯亮时间.

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件HVSB光敏电阻在声光控开关中的应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光敏晶体管包括光敏二极管和光敏三极管，其工作原理主要基于光生伏特效应。光敏晶体管特点：响应速度快、频率响应好、灵敏度高、可靠性高;广泛应用于可见光和远红外探测，以及自动控制、自动报警、自动计数等领域和装置。8.2.4光敏晶体管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件结构：与一般二极管相似，它们都有一个PN结，并且都是单向导电的非线性元件。为了提高转换效率有大面积受光，光敏二极管P-N结面积比一般二极管大。硅光敏二极管结构

+

-+-光敏二极管电路符号1）光敏二极管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件1）光敏二极管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏二极管工作原理：光敏二极管在电路中一般处于反向偏置状态，

无光照时，反向电阻很大，反向电流很小；

有光照时，P-N结处产生光生电子-空穴对；在电场作用下形成光电流，光照越强光电流越大；

光电流方向与反向电流一致。

光敏二极管基本电路

REDgI8.2.4光敏晶体管+

-

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件发光二极管与光敏二极管工作原理不同，发光二极管是利用固体材料发光（电致发光），加正向电压时，P-N结的电子和空穴在结合过程中发射一定频率的光信号。材料不同发光颜色不同，是一种将电能→光能的器件；+--+光敏二极管符号发光二极管符号8.2.4光敏晶体管

发光二极管（LED）与光敏二极管发光二极管工作时加正向电压，光敏二极管工作时加反向电压。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光敏二极管基本特性1.光照特性硅光敏二极管在小负载电阻情况下，光电流与照度成线性关系。

2.光谱特性（硅光敏管为例)当入射波长＜0.9μm时，响应逐渐下降，其波长短能量大，但光穿透深度小，使光电流减小；当入射波长＞0.9μm时，响应下降是因波长长光子能量小，当小于禁带宽度时不产生电子、空穴对。8.2.4光敏晶体管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件3.伏安特性当反向偏压较低时，光电流随电压变化比较敏感，随反向偏压的加大，反向电流趋于饱和，这时光生电流与所加偏压几乎无关，只取决于光照强度。4.温度特性由于反向饱和电流与温度密切有关，因此光敏二极管的暗电流对温度变化很敏感。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件5.频率响应光敏管的频率响应是指光敏管输出的光电流随频率的变化关系。光敏管的频率响应与本身的物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。光敏二极管频率响应曲线

8.2.4光敏晶体管图中硅光敏二极管频率响应曲线说明，调制频率高于1000Hz时，光敏晶体管灵敏度急剧下降。硅光敏二极管基本参数

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件结构：与普通晶体管不同的是，光敏晶体管是将基极—集电极(集电结)作为光敏二极管（控制结），集电结做受光结，另外发射极的尺寸做的很大，以扩大光照面积。大多数光敏晶体管的基极无引线，无论NPN、PNP一般集电结加反偏。玻璃封装上有个小孔，让光照射到基区。光敏三极管结构

NNPcbe电路符号2）光敏三极管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件2）光敏三极管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

硅（Si）光敏三极管—晶体管电流放大系数电流ig与光强有关NNPcbe+-光敏三极管等效电路

在负载电阻上的输出电压为光敏晶体极管一般是NPN结构；光照射在集电结的基区产生光生电子-空穴，在电场作用下，光生电子被拉向集电极，基区留下正电荷（空穴），使基极与发射极之间的电压升高；同时发射极大量电子经基极流向集电极，形成三极管输出电流，使晶体管具有电流增益。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件由伏安特性曲线可见光敏晶体管对光信号具有放大作用光敏晶体管伏安特性曲线8.2.4光敏晶体管

光敏晶体管伏安特性

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光敏晶体管的光谱特性硅材料的光敏管峰值波长在0.9μm附近（可见光）灵敏度最大；探测可见光或赤热状物体时波长短，一般用硅管<0.9μm；锗管的峰值波长约为1.5μm（红外光）对红外进行探测时用锗管较适宜。光敏晶体管光谱特性硅光敏三极管基本参数

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件遥控器检测电路:100Ω电阻限流在15mA，无光照时复合管截止，LED不发光；用遥控器对准光敏管按键，LED点亮时说明遥控器有红外线发射。电视遥控器检测电路3）应用——光电转换电路8.2.4光敏晶体管硅管压降0.7V（两只1.5V）10K红外光敏管100Ω复合管LED压降1.5V3VK1.5V遥控器

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件红外光敏二极管检测方法用电视遥控器发射光信号检测光敏二极管时，当有红外线光照射在光敏管时，光敏管的电流增加电阻值减小。数字式万用表应表笔正极接光敏管负极，表笔负极接光敏管正极。指针式万用表表笔内电池极性相反。3）应用——光敏管检测8.2.4光敏晶体管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电器件检测

烟雾报警演示

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电池工作原理也是基于光生伏特效应，是直接将光能转换成电能的器件。有光线作用时就是电源(太阳能电池)光电池主要两个作用：

利用太阳能做电源；

用于自动控制和检测。8.2.5光电池光信号光电池电信号太阳能手机充电器

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件太阳能电池8.2.5光电池光电池种类很多，有硒光电池、锗光电池、硅光电池、砷化镓、氧化铜等等。目前我国是全世界光伏产业最发达的国家。硒、硅光电池转换效率高、价廉；砷化镓材料的光谱响应与太阳光谱吻合、耐高温和宇宙射线，用于航天器。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.5光电池

太阳能交通标志有助于降低成本和减少二氧化碳排放

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.5光电池

太空宇航用电池

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.5光电池用于自动控制和检测的光电池器件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电池结构：光电池实质是一个大面积PN结，上电极为栅状受光电极，下面有一抗反射膜，下电极是一层衬底铝。原理：当光照射PN结的一个面时，电子—空穴对迅速扩散，在结电场作用下建立一个与光照强度有关的电动势。一般用于控制的普通光电池可产生0.2V～0.6V电压，50mA电流。光电池结构电路符号

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件开路电压—光生电动势与照度之间关系；开路电压与光照度关系是非线性关系，开路电压在照度2000lx趋于饱和。短路电流—光电流与照度之间关系称短路电流曲线，短路电流是指外接负载相对内阻很小时的光电流。光电池光照与负载的关系

光电池光照特性

1）光电池光照特性PN电子空穴---+++-+光源

实验证明，RL小线性范围好，具体根据光照大小而定，通常RL≈100Ω光电池工作原理示意图

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件2）光谱特性硅光电池的光谱响应峰值在0.8μm附近，波长范围0.4～1.2μm。硅光电池可在很宽的波长范围应用。硒光电池光谱响应峰值在0.5μm附近，波长范围0.38～0.75μm。光电池对不同波长的光灵敏度不同，不同材料光灵敏度峰值不同。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件3）频率特性

指光电池相对输出电流与光的调制频率之间关系。硅光电池频率响应较好，硒光电池较差。所以高速计数器的转换电路一般采用硅光电池作为传感器元件。

4）温度特性硅光电池特性参数

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电池作为控制元件，通常接非线性负载，若控制锗管，发射结导通电压为0.2V～0.3V；若控制硅管，发射结导通电压为0.6V～0.7V，光电池的0.5V电压不能起到控制作用。

光电池电路连接

光电池做电源时当电压源使用;

用做控制元件时当电流源使用。光电池电路符号

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电池电路连接

可将两个光电池串联后接入基极，或用偏压电阻、二极管产生附加电压。有光照度变化时，引起基极电流Ib变化，集电极电流发生β倍的变化。电流Ic与光照近似线性关系。光电池作为电源使用，需要电压高时应将光电池串联使用；需要大电流时应将光电池并联使用。

光电池电路连接

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电池应用——作检测控制元件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电池应用——作检测控制元件

传感器原理及应用红外反射式色差传感器（DRSC-12-A），它的工作原理是依据不同颜色的物体表面对红外线的吸收率和反射率。在相同的测试距离上，黑色的吸收率最高，白色的吸收率最低。因此，可以根据物体对红外线的反射率来判断物体的表面颜色。在标准测试距离上，随输送线提供的三种测试颜色样品在色差传感器的测试结果如下。第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器物体表面颜色识别原理反射光物体吸收率低吸收率高发射接收

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器光电检测方式主要是通过光强和颜色；色敏传感器是一种半导体光敏器件，工作原理基于光电效应，该器件可将不同波长的光信号转换为不同电流信号的输出，视为光辐射探测器。光信号在半导体中传播时的衰减是由于电子吸收光子，从价带跃迁到导带的结果，该过程称为本征吸收，吸收系数随入射波长变化。本征吸收导带价带电子吸收光子能量

禁带自由状态半导体色敏传感器光的波长电信号

传感器原理及应用

半导体色敏传感器类似晶体管的P-N-P结构但P+-N-P结构不是三极管，而是深、浅不同的两个P-N结二极管，又称光电双结二极管。色敏器件结构及等效电路第8章

光电效应及光电器件波长短的光子衰减快，

穿透深度较浅，浅结的光电二极管对

紫外光（短波）灵敏度高，波长长的光子衰减较慢，

穿透较深区域。深结的光电二极管对

红外光（长波）灵敏度高；深结浅结这一测波长特征为色敏器件提供了识别颜色的可能。

传感器原理及应用

当有光照射时，P+、N、P三个区域光子吸收效果不同，构成可以测定波长的半导体色敏传感器。对紫外光吸收系数大穿透距离短；对红外光吸收系数小穿透距离长。第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器深结浅结一般光电器件是检测在一定波长范围内的光强度或光子数目。而半导体色敏传感器可以直接测量从可见光到近远红外波段内单色辐射波长。

传感器原理及应用UiU0I1UDIDR1R2-+

检测光波长（颜色）处理电路

——彩色信号处理电路第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器用二极管P-N结做反馈元件，利用二极管正向导通的伏安特性成指数规律变化的特征，构成对数运算放大器电路。

传感器原理及应用

色彩识别须获得两个光电二极管的短路电流比，由此确定二者比值与入射波长关系。色敏传感器检测电路示意图

对数运算电路

检测电路组成：对数电路OP1、OP2，差放OP3；第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器I1是浅结二极管的短路电流，它在短波（紫外）区电流较大；I2是深结二极管的短路电流，它在长波（红外）区电流较大。

传感器原理及应用

C为比例常数色敏传感器检测电路示意图

对数运算电路

电流较小时，二极管两端电压存在近似对数关系；

OP1、OP2输出分别与lnI1、lnI2成比例，由OP3取出差值；最后经A/D转换电路处理后输出。第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器输出电压为短路电流比值

传感器原理及应用两色敏管的光谱特性短路电流比—波长特性相对灵敏度%λ/μmVD1VD2浅结深结色敏器件是测定不同波长时两只光电二极管的短路电流比值，具体应用时需要的对器件进行标定；通过判别两只光电二极管光电流的大小判别颜色。第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器λ/μm1001010.10.40.81.2Cln(I2/I1)U0

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件8.2.6色敏传感器

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件①PIN型硅光电二极管，高速光电二极管，响应时间达1nS，适用于遥控装置。②雪崩式光电二极管，具有高速响应和放大功能，高电流增益，可有效读取微弱光线，用于0.8μm范围的光纤通信、光磁盘受光元件装置。8.2.7其他光电管③光电闸流晶体管（光激可控硅），由入射光线触发导通的可控硅。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件④光敏场效应晶体管，具有灵敏度高、线性动态范围大、光谱响应范围宽、输出阻抗低、体积小等优点。广泛用于对微弱信号和紫外光的检测。8.2.7其他光电管复合管I1I2IV+⑤达林顿光电三极管（光电复合晶体管）输入是光电三极管，输出是普通晶体管，增益大，由I=Ig×I1I2

作驱动。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件⑥光电耦合器件光电耦合器又称光电隔离器（简称“光耦”

）由发光元件和接收光敏元件（光敏电阻、光敏晶体管等）集成在一起；器件的光信号封闭在器件内，发光管辐射可见光或红外光，受光器件在光辐射作用下控制输出电流大小。器件通过电—光、光—电两次转换进行输入输出耦合。8.2.7其他光电管

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件输入输出完全隔离，有独立的输入输出阻抗，绝缘电阻在1万兆以上。器件有很强的抗干扰能力和隔离性能，可避免振动、噪声干扰。特别适宜工业现场做数字电路开关信号传输；可作逻辑电路隔离器、计算机测量、控制系统中做无触点开关等。“光耦”集成器件的特点：

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电耦合器件结构形式

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电耦合器用于天然气高压点火器确认电路可避免失火时明火打开点燃天然气。

光电耦合器件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电耦合器应用

光电耦合器件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

⑦

光电开关（光电断续器）透射式，当不透明物质位于中间时会阻断光路，接受器件无光电信号输出。反射式，光电开关的发射与接受器件光轴在同一平面上，并以某一角度相交，交点处为待测点，当有物体经过待测点时，接受元件接收到物体表面反射的光线。器件由发光元件和接收光敏元件组成，分为透射式和反射式；光路信号由外部光信号控制，光敏器件是光敏电阻或光敏管。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关基本电路RxRL+VCC8.2.7其他光电管光电开关结构与外形限流电阻ID=100mA,VCC=5V,RX=50Ω

传感器原理及应用第8章光电效应及光电器件⑦

光电开关RxRL+VCC限流电阻光电开关基本电路ID=100mA,VCC=5V,RX=50Ω

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关检测方法电梯平层用光电开关光电开关器件

光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关反射式检测方法

光电开关应用

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光电开关检测方法

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件运动物体

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件透射式反射式

反射式、透射式光电开关检测物体方法

光电开关检测

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

光电开关检测运动物体BUD-30S传感器

光电开关检测BUD-30S传感器特性参数尺寸[W52XH20,L72mm]探测距离30mm探测物体不小于直径1.5mm的不透明物体应答时间最大1毫秒额定电源12to24VDC±10%（RippleP-P:Max.10%)电流消耗最大30mA使用光源红外发光二极管(调制）灵敏度可调动作方式通过控制线选择DarkON

和LightON方式控制输出NPNopencollectoroutput:-->负载电压：30V,负载电流：最大200mA，残留电压：最大1V连接电缆连接保护电路反极性保护,短路保护环境湿度使用時

:35to85%RH存储時

:35to90%RH环境温度使用时:-20to+65℃(未結冰狀態下)储存时:-35to+70℃(未結冰狀態下)

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件计数与标记位置检测方法

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

目标位置检测方法

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件

工件检测方法

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件遥控器光电转换电路:100Ω电阻限流在15mA，无光照时复合管截止，LED不发光；用遥控器对准光敏管按键，LED点亮时说明遥控器有红外线发射。电视遥控器检测电路硅管压降0.7V（两只1.5V）10K红外光敏管100Ω复合管LED压降1.5V3VK1.5V遥控器8.3.1遥控器检测电路8.3光电器件的应用实例

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件红外光敏二极管检测方法用电视遥控器发射光信号检测光敏二极管时，当有红外线光照射在光敏管时，光敏管的电流增加电阻值减小。数字式万用表应表笔正极接光敏管负极，表笔负极接光敏管正极。指针式万用表表笔内电池极性相反。光敏管检测8.3.1遥控器检测电路

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件当心脏跳动时，一个压力波会沿着动脉血管以每秒几米的速度传递。这个压力波会引起人体组织毛细血管中血流量的变化，可记录出脉波。光学测量法是，在一个夹子的两边分别装一个红外发光管和一个光敏电阻，然后夹在耳垂上。心脏压力波引起的毛细血管中血流量的变化导致耳垂的透光率不同，使光敏电阻的阻值变化，阻值的变化周期就是每秒心跳的次数。心脏跳动测量传感器（光敏电阻受光）8.3.2光敏电阻脉搏测量

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件按照电路图接测量电路，制作出简易传感器，经采样、波形和频谱分析，然后可以用它测量自己的心脏跳动频率。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件心脏跳动测量传感器（光电晶体管受光）

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件烟雾测量传感器（光电晶体管受光）原理类同

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光学鼠标主要由四部分的核心组件构成：分别是发光二极管、透镜组件、光学引擎（OpticalEngine）以及控制芯片和（PS/2或USB）接口组成。激光鼠标其实也是光电鼠标，只是用激光代替了普通的LED光。8.3.3光电鼠标激光鼠标的优点是可以通过更多更大的表面，因为LED光是非相干光（IncoherentLight），而激光则是相干光（CoherentLight），几乎是单一波长，即使经过长距离的传播依然能保持其强度和波形。

传感器原理及应用第8章

光电效应及光电器件光学鼠标LED灯位于鼠标的底部，灯光以30度角射向桌面，照射出粗糙的表面所产生的阴影，然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到传感器上。当鼠标移动的时候，成像传感器录得连续的图案，然后通过“数字信号处理器”（DSP）对每张图片的前后对比分析处理，以判断鼠标移动的方向以及位移，从而得出鼠标x,y方向的移动数值。再通过SPI传给鼠标的微型控制单元（MicroControllerUnit）。鼠标的处理器对这些数值处理之后，通过接口传给电脑主机。传统的光电鼠标采样频率约为