东南大学《传感原理与检测技术》第八章 光电检测.pdf

传感原理与检测技术 储成林、郭超 东南大学材料科学与工程学院 办公室：材料新楼330、310 第八章 光电检测 教学内容： 8.1 光电检测的基本概念 8.2 光电效应及光电器件 8.3 光电耦合器件 8.4 电荷耦合器件 8.5 图像传感器及其应用 8.0 介绍 8.0.1 教学内容 8.1 光电检测的基本概念 教学内容： 8.1.1 光电检测的基本概念 8.1.2 光电检测的应用 8.1 光电检测的基本概念 光电检测  光电式传感器——以光电元件作为转换元件，可以将被 测的非电量通过光量的变化转换成电量的传感器。  光电式传感器一般由光源、光学元件和光电(转换)元件 三部分组成。  光电检测主要通过光电转换元件将光能转换为电能。  早期的光电转换元件主要利用光电效应原理制成，包括 光电管、光电倍增管、光敏电阻、光导管、光电二极管 及光电池等。新发展的光电转换元件包括光电耦合器件、 电荷耦合器件(CCD)等。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念  光电检测可以直接检测光信号，也可以间接检测温度、 压力、速度、位移等多种物理量。  光电式传感器的分类  按照输出量的性质分类：模拟式光电传感器(把被测量转 换为与之成单值对应关系的连续变化的光电流)和数字式 光电传感器(把被测量转换为断续变化的光电流，系统输 出为开关量的电信号) 。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念  按照工作原理分类：光电效应传感器、红外热释电传感 器、固体图像传感器和光纤传感器。  按照测量光路组成分类：透射式/吸收式光电传感器、反 射式光电传感器、辐射式光电传感器和开关式/遮光式光 电传感器。 8.1 光电检测的基本概念 8.1.1 光电检测的基本概念 光电检测的应用  红外光电检测  烟雾报警器  心率测量计  色彩传感器  电子产品中的光电检测 8.1 光电检测的基本概念 8.1.2 光电检测的应用 8.2 光电效应及光电器件 教学内容： 8.2.1 外光电效应及器件 8.2.2 内光电效应及器件 8.2.3 阻挡层光电效应及器件 8.2 光电效应及光电器件 光电效应和外光电效应  光电效应——用光照射某一物体，组成这个物体的材料 吸收光子能量发生相应电效应的物理现象。  外光电效应/光电子发射效应——在光线作用下能使电子 逸出物体表面的现象。  外光电效应多发生于金属 和金属氧化物内。 光照射到金属板上形成光电子 8.2 光电效应及光电器件 8.2.1 外光电效应及器件 光电管  在真空光电管的真空泡内装有光电阴极和光电阳极。光电阴极通常 用逸出功小的光敏材料(例如铯)涂在玻璃泡内壁上做成，感光面对准 光的入射孔。  当光线照射到光敏材料上时，阴极有电子逸出并被具有正电位的阳 极吸引，在光电管内形成空间电子流，