导图社区 光电式传感器
《传感器技术》之光电传感器相关知识梳理，包括光电器件、光源、光电效应、光电传感器的应用、光固态图像传感器等等。
半导体之载流子统计分布知识梳理，包括状态密度g（E）=dZ/dE、费米能级函数f（E）、玻尔兹曼函数f B（E）等等。
模拟电子电路 三极管相关知识梳理，包括场效应三极管的分类、特点等，还有半导体三极管的相关内容。
磁敏传感器中霍尔元件及霍尔传感器的生产量是最大的。它主要用于无刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY记录仪、打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。 本图总结了相关的内容。
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光电式传感器
光电器件
基于外光电效应
光电管
充气光电管：充入惰性气体，增大光电流，提高灵敏度（光电流与入射光光通量之比）
特性
伏安特性U-I
光照特性（光通量—电流）
光谱特性（不同频率的光灵敏度不同）
光电倍增管
光电阴极；倍增电极→在电子轰击下发射更多的电子；前一级发射的轰击下一级；阳极→收集电子，输出电压脉冲。
阴极电位最低，各倍增电极电位依次升高，存在的电位差产生加速电场对电子加速。
灵敏度比光电管高，对电流进行放大
主要参数
倍增系数M：各倍增电极的二次电子发射系数乘积；与所加电压有关
灵敏度（很高，不能受强光照射）：光子在阳极上产生的平均电子数
暗电流（补偿电路消除）
光谱特性（与光电管类似）
基于内光电效应
光敏电阻（光电导效应）
光照，R下降，电流增加
光电导效应
暗电阻明电阻与光电流
伏安特性
光照特性
光谱特性
响应时间和频率特性温度特性：t较大，不足之一；随温度升高，暗电阻和灵敏度下降（制冷措施，提高灵敏度，接受较长波段红外辐射）
光敏二极管
结构和原理
反向工作状态（正向工作时，有无电流二极管都是导通状态）
光电流与照度呈线性关系，适用于检测方面
光敏三极管
种类：NPN、PNP 电极：通常2个，无基极 结构：基区面积大 发射区面积小 放大：两个PN结 具有电压增益
光谱特性(可见光或炽热状态物体→硅管；红外线探测→锗管（性能较差）
伏安特性（光电流→基极电流，一般晶体管，输出电信号放大）
输出电流与照度呈线性；作线性转换元件或开关元件
温度特性
对暗电流进行温度补偿减小误差
频率特性
减小负载电阻
光电池
电压源：将光量转变为电动势
分类
硒光电池
硅光电池
硒光电池 可见光
短路电流与光强呈线性，开路电压随光强变化时非线性
”电流源“
硅光电池有很高的频率响应，用于高速计数
p型区带正电（电池正极）
光源
发光二极管
特点：电致发光、体积小、功耗低、寿命长
半导体激光二极管
光电效应
波粒二象性
外光电效应
内光电效应
载流子数目增多、电导率变大 条件：入射光能量大于半导体材料的禁带宽度
光生伏特效应
在光照下，使半导体 产生一定方向电动势 的现象
光电传感器的应用
路灯自动控制器
光电转距测量仪
太阳能电池电源系统
太阳能自动跟踪控制器
条形码扫描笔
光固态图像传感器
原理和结构
光敏元件阵列—获取光像信息
CCD
结构
电荷存储
电荷（少子转移）——三相控制方式
线型CCD图像传感器
面阵CCD图像传感器
x、y两个方向上电子自扫描
应用举例
测量小尺寸物体
测量大尺寸物体
自动方向识别器
新型光电传感器
光位置传感器（SPD）
硅光电二极管
高速光电二极管
PIN-PD
光电转换效率高 漂移时间小 响应速度高
APD雪崩式光电二极管
高掺杂浓度的P+层 响应时间极短 碰撞电离 二次电子发射 雪崩倍增，灵敏度高
色敏光电传感器
两只结深不同的光电二极管组合在一起
浅结P-N：对紫外光有较高灵敏度 深结N-P：对红外光有较高灵敏度
光电开关
对射式光电开关
扩散反射式光电开关
镜面反射式光电开关
光幕传感器
