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深入理解光电传感器的原理

日期:2021-09-30 17:13:32 浏览:133


各式各样的传感器是构建物联网的感知层的重要感知设备,是物联网获取信息和实现物体控制的初步环节,可以说传感器对物联网有着相当重要的影响。

光电式传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,结构简单,形式灵活多样。因此,光电式传感器在监测和控制领域中应用非常广泛。




一、光电式传感器的原理

光电式传感器的感光元件是采用光电效应,而光电效应又分为外光电效应和内光电效应(分为光电导效应和光生伏特效应)。

1、内光电效应:

(1)光电导效应:当入射光子射入到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自身电导增大。

(2)光生伏特效应:当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压。

光照射到半导体或绝缘体的表面时,使物体内部的受束缚电子受到激发,从而使物体的导电性能改变。这就称为内光电效应。显然照射的辐射通量愈大,则被激发的电子数愈多,该物体的电阻值就变得愈小。

光导管(又称光敏电阻)就是利用内光电效应制成的半导体器件。像硫化镉、硫化铅、硫化铟、硒化镉、硒化铅的那个均是半导体光导管。光导管的优点是体积小、牢固耐用。它主要用于光谱仪器的光接收器、光电控制、激光接收和远距离探测等方面。

2、外光电效应:

由光电效应或光致电离引起的光电子发射。在光线作用下能使电子从物体表面逸出地称为“外光电效应”或光电发射。

当物质受到光线照射时,电子得到了足够的光能后从物质表面上放射出来的现象,称为光电子发射效应。发射出来的电子称为光电子,可以发射光电子的物体称为光电发射体。光电子形成的电流即为光电流。




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