光电式传感器.ppt
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光电式传感器的组成原理ppt课件
光线强弱 影响放大倍数
光线增强 PN导通 负电压输入
I
光线增强 短路电路
增大
U0 2I RF
应用
光学量：光强、光照度、辐射、气体成分 几何量：形状、尺寸、位移、距离、表面粗糙度、形位误 差 力学量：应变、速度、加速度、振动、流量、密度 生化量：离子浓度、荧光、电泳、染色体、分子标记
光电管研究光电效应
1.在光源灯固定L的情况下，画出光电管的伏安特性曲线 2.光源灯距离为L’（ L’>L）时的伏安特性曲线
光电式数字转速表
c ZTN 60
光电比色计
用于溶液的颜色、成分、浑浊度等化学分析。
受检样品
凸透镜 光源 凸透镜 标准样品
光电池
滤色
差值
滤色
差动放大器 显示仪表
光电池
光电式带材跑偏检测器
烟尘浊度监测仪
BG4
+12V
光电池触发电路
C2 C1 R1
+12V W
R4
R2
18 7
2 5G23
6
3 R3 4
5 C3 R5
-12V
光电池放大电路
路灯自动控制器
220V
CJD-10
路灯
8V C1 200μF
200Cμ2 F
R7 10kΩ
R1 470kΩ
R2 200kΩ
R3 10kΩ
R4
R5
100μF
4.3kΩ
平行 光源
烟道
光电 探测
放大
显示
刻度 校正
报警器
太阳能电池
调节控制器
阻塞二极管
太阳 电池 方阵
直 流 负 载
逆 变 器
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电传感器PPT
详细描述
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
图像传感器广泛应用于摄像机、数码相机、安防监控等领域，能够捕捉和记录图 像信息，为人们提供视觉感知和数据记录的功能。
04
光电传感器的挑战与未来发 展
提高灵敏度和精度
01
灵敏度和精度是光电传感器的重 要性能指标，提高这两个指标有 助于提高传感器对目标物体的检 测能力和测量精度。
02
可以通过优化光电传感器的结构 设计、改进制造工艺、采用高性 能材料等方法来提高其灵敏度和 精度。
05 结论
光电传感器的重要性和发展前景
光电传感器在自动化生产、智能家居、 环境监测等领域具有广泛的应用，能够 实现非接触、高精度、快速响应的测量 和检测，对提高生产效率和产品质量具
有重要意义。
随着科技的不断进步，光电传感器技术 也在不断发展，未来将会有更多的新型 光电传感器出现，如红外传感器、光纤 传感器等，其应用领域也将不断拓展。
详细描述
光电开关通过将光信号转换为电信号 ，实现物体的位置、速度、距离等参 数的检测和控制。广泛应用于自动化 生产线、机器人、安防系统等领域。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外线进 行检测的传感器，具有非接触、 高精度和快速响应的特点。
详细描述
红外传感器能够检测物体的温度 、辐射能量等参数，常用于温度 测量、热成像、气体分析等领域 。
光纤传感器
总结词
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号进行检测的传感器，具有抗电磁干扰、 耐腐蚀、高灵敏度的特点。
详细描述
光纤传感器能够检测物体的位移、压力、温度、折射率等参数，广泛应用于石 油化工、航空航天、医疗等领域。
图像传感器
总结词
图像传感器是一种能够将光学图像转换为数字信号的传感器，具有高分辨率、低 噪声、动态范围广的特点。
《传感器技术与应用》课件第七章光电式传感器
器人视觉、自动化生产线等领域有广泛应用。
05
光电式传感器的优缺点 与发展趋势
光电式传感器的优点
测量精度高
非接触测量
光电式传感器采用光信号作为测量媒介， 具有较高的测量精度和灵敏度，能够实现 微小量的精确测量。
光电式传感器通过光信号与被测物体的相 互作用进行测量，无需直接接触被测物体 ，能够减少对被测物体的损伤和磨损。
光电二极管和光电晶体管
光电二极管
利用内光电效应制成的光电转换器件，能够 将入射光的辐射能转换为电流。
光电晶体管
在普通晶体管的基础上增加光敏基区，利用 内光电效应实现光信号的放大和调制。
光电耦合器
光电耦合器定义
将发光器件和光敏器件封装在同一壳 体内，通过光的传输实现电信号的传 输与隔离的器件。
光电耦合器原理
响应速度快
抗干扰能力强
光电式传感器具有较快的响应速度，能够 实现快速动态测量和实时控制。
光电式传感器采用光信号传输，不易受到 电磁干扰的影响，能够在复杂的环境中进 行稳定测量。
光电式传感器的缺点
对光源依赖性强
光电式传感器依赖于特定光源，如激光、红外线等，需要稳定的 光源和光路系统，对光源的稳定性要求较高。
利用光纤传输光信号，通过光电器 件将光纤中的光信号转换为电信号。
光电式传感器的应用领域
工业自动化控制
用于检测生产线上的产品、测量长度和速度 等参数。
环境监测
用于检测空气质量、水质等环境参数。
医疗诊断
用于检测生物体的生理参数，如血压、脉搏 等。
安全防范
用于监控、报警等安全系统，保障人员和财 产安全。
发光器件发出光线，光敏器件接收光 线并转换为电信号，从而实现输入与 输出之间的电气隔离。
05
光电式传感器的优缺点 与发展趋势
光电式传感器的优点
测量精度高
非接触测量
光电式传感器采用光信号作为测量媒介， 具有较高的测量精度和灵敏度，能够实现 微小量的精确测量。
光电式传感器通过光信号与被测物体的相 互作用进行测量，无需直接接触被测物体 ，能够减少对被测物体的损伤和磨损。
光电二极管和光电晶体管
光电二极管
利用内光电效应制成的光电转换器件，能够 将入射光的辐射能转换为电流。
光电晶体管
在普通晶体管的基础上增加光敏基区，利用 内光电效应实现光信号的放大和调制。
光电耦合器
光电耦合器定义
将发光器件和光敏器件封装在同一壳 体内，通过光的传输实现电信号的传 输与隔离的器件。
光电耦合器原理
响应速度快
抗干扰能力强
光电式传感器具有较快的响应速度，能够 实现快速动态测量和实时控制。
光电式传感器采用光信号传输，不易受到 电磁干扰的影响，能够在复杂的环境中进 行稳定测量。
光电式传感器的缺点
对光源依赖性强
光电式传感器依赖于特定光源，如激光、红外线等，需要稳定的 光源和光路系统，对光源的稳定性要求较高。
利用光纤传输光信号，通过光电器 件将光纤中的光信号转换为电信号。
光电式传感器的应用领域
工业自动化控制
用于检测生产线上的产品、测量长度和速度 等参数。
环境监测
用于检测空气质量、水质等环境参数。
医疗诊断
用于检测生物体的生理参数，如血压、脉搏 等。
安全防范
用于监控、报警等安全系统，保障人员和财 产安全。
发光器件发出光线，光敏器件接收光 线并转换为电信号，从而实现输入与 输出之间的电气隔离。
光电式传感器PPT课件
第8章 光电式传感器
图 8-2 光敏电阻结构 (a) 光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图
第8章 光电式传感器
2.光敏电阻的主要参数
(1) 暗电阻与暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值 称为暗电阻，此时流过的电流成为暗电流。
(2) 亮电阻与亮电流 光敏电阻在受光照射时的电阻称为 亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现 象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电效 应的光电器件有光电管、 光电倍增管等。
光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光子轰击物 体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功A0时，电子就 会逸出物体表面，产生光电子发射， 超过部分的能量表现为逸 出电子的动能。
8.1.2
1. 结构原理
光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳 中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射（见图8-8）。 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图8-9），在 没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称 为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附 近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下 作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此 光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导 通状态。
第8章 光电式传感器
光敏晶体管的光电灵敏度虽然比光敏二极管高得多，但在 需要高增益或大电流输出的场合，需采用达林顿光敏管。图8-11 是达林顿光敏管的等效电路，它是一个光敏晶体管和一个晶体 管以共集电极连接方式构成的集成器件。由于增加了一级电流 放大，所以输出电流能力大大加强，甚至可以不必经过进一步 放大，便可直接驱动灵敏继电器。但由于无光照时的暗电流也 增大，因此适合于开关状态或位式信号的光电变换。
光电传感器学习培训课件PPT资料
适度。
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
03
光电传感器的技术参数
响应范围与光谱响应
响应范围
光电传感器能够检测到的光的波长范围，通常以纳米为单位。例如，某些光电传感器可能对可见光范 围（400-700纳米）有较好的响应，而其他传感器可能对红外光或紫外光有更好的响应。
光谱响应
指传感器在不同波长光线下的响应特性。有些传感器可能对特定波长的光线特别敏感，而对其他波长 的光线响应较弱。
光电传感器学习培训课件
• 光电传感器概述 • 光电传感器的应用场景 • 光电传感器的技术参数 • 光电传感器的设计与优化 • 光电传感器的实际应用案例
01
光电传感器概述
光电传感器的定义与工作原理
总结词
光电传感器是一种利用光子与电子相互作用原理进行检测的传感器，其工作原理 基于光电效应。
详细描述
详细描述
光电传感器自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段， 未来将朝着高灵敏度、高精度、智能化等方向发展。
自20世纪初发现光电效应以来，光电传感器经历了多个发 展阶段，从真空管光电管到固态光电器件，再到集成化、 智能化的新型光电传感器。随着科技的不断发展，光电传 感器的性能不断提高，应用领域也日益广泛。未来，光电 传感器将朝着高灵敏度、高精度、智能化、微型化等方向 发展，为各领域的检测和控制提供更加精准和可靠的技术 支持。
详细描述
根据工作原理，光电传感器可分为外光电效应型和内光电效应型两类。外光电效应型传感器基于光电管原理，其 特点是灵敏度高、响应速度快，但光谱响应范围较窄；内光电效应型传感器则包括光敏电阻、光电池等类型，其 特点是光谱响应范围广、稳定性好，但响应速度较慢。
光电传感器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
光电传感器的材料选择
传感器教程9光电式传感器PPT
27
9.4 光纤传感器
光纤传感器的特点：
极高的灵敏度和精度 固有的安全性好 抗电磁干扰 高绝缘强度 耐腐蚀 集传感与传输于一体 能与数字通信系统兼容等
光纤传感器受到世界各国的广泛重视。光纤传感器已用于位移、振动、 转动、压力、速度、加速度、电流、磁场、电压、温度等70多个物理 量的测量
(3) 误差的平均效应 莫尔条纹由光栅的大量刻线形成，
对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除
短周期误差的影响。
0
n
39
2
W2
B
C A
BH BH
θ越小，BH越大，这相当于把栅距W放大大 了1/θ倍。例如θ=0.1°，则1/θ≈573，即莫尔条 纹宽度BH是栅距W的573倍， 这相当于把栅距 放大了573倍，说明光栅具有位移放大作用， 从而提高了测量的灵敏度。
38
（2） 莫尔条纹移动方向 如光栅1沿着刻线垂直方向 向右移动时，莫尔条纹将沿着光栅2的栅线向上移动；反 之，当光栅1向左移动时，莫尔条纹沿着光栅2的栅线向下 移动。 因此根据莫尔条纹移动方向就可以对光栅1的运动 进行辨向。
34
35
9.6.1 1. 光栅结构 在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细
小条纹（又称为刻线），这就是光栅。图中a为栅线的宽度（不 透光），b为栅线间宽（透光）， a+b=W称为光栅的栅距（也称 光栅常数）。通常a=b=W/2，也可刻成a∶b=1.1∶0.9。目前常 用的光栅每毫米刻成25、50、 100、125、250条线条。
13
光电池结构、符号
硼扩散层
P型电极 （SiO2膜）
接线点 ＋
PN结
N型硅片
PN结
电极 － （a) 硅光电池结构
9.4 光纤传感器
光纤传感器的特点：
极高的灵敏度和精度 固有的安全性好 抗电磁干扰 高绝缘强度 耐腐蚀 集传感与传输于一体 能与数字通信系统兼容等
光纤传感器受到世界各国的广泛重视。光纤传感器已用于位移、振动、 转动、压力、速度、加速度、电流、磁场、电压、温度等70多个物理 量的测量
(3) 误差的平均效应 莫尔条纹由光栅的大量刻线形成，
对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除
短周期误差的影响。
0
n
39
2
W2
B
C A
BH BH
θ越小，BH越大，这相当于把栅距W放大大 了1/θ倍。例如θ=0.1°，则1/θ≈573，即莫尔条 纹宽度BH是栅距W的573倍， 这相当于把栅距 放大了573倍，说明光栅具有位移放大作用， 从而提高了测量的灵敏度。
38
（2） 莫尔条纹移动方向 如光栅1沿着刻线垂直方向 向右移动时，莫尔条纹将沿着光栅2的栅线向上移动；反 之，当光栅1向左移动时，莫尔条纹沿着光栅2的栅线向下 移动。 因此根据莫尔条纹移动方向就可以对光栅1的运动 进行辨向。
34
35
9.6.1 1. 光栅结构 在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细
小条纹（又称为刻线），这就是光栅。图中a为栅线的宽度（不 透光），b为栅线间宽（透光）， a+b=W称为光栅的栅距（也称 光栅常数）。通常a=b=W/2，也可刻成a∶b=1.1∶0.9。目前常 用的光栅每毫米刻成25、50、 100、125、250条线条。
13
光电池结构、符号
硼扩散层
P型电极 （SiO2膜）
接线点 ＋
PN结
N型硅片
PN结
电极 － （a) 硅光电池结构
光电传感器PPT课件
材料的光导性能决定于禁带宽度，对于一种光电导材
料，总存在一个照射光波长限λ0，只有波长小于λ0的光照 射在光电导体上，才能产生电子能级间的跃进，从而使光
电导体的电导率增加。
（2）光生伏特效应
某些半导体或电介质材料，在光线作用下，能够使物体产 生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。当光线照 射于半导体PN结时，在PN结两端就会产生一定的电位差， 并将在外回路中产生电流。基于这种效应的光电器件有光 电池和光敏二极管、光敏三极管。
外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射 到金属释放电子所需时间不超过10-9s。
根据能量守恒定理，可以得到爱因斯坦光电效应方程：
h
1 2
mv02
A0
式中m—电子质量；v0—电子逸出速度。
光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物 体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不同的逸出功， 即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红线频率或 波长限。光束频率低于红线频率时，光子能量不足以使物 体内的电子逸出，因而小于红线频率的入射光，光强再大 也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红线频率， 即使光线微弱，也会有光电子射出。
光电器件的基本特性参数
（1）响应度k 光电器件输出电压VO与入射光功率PI之比称为响应度
k，即： k= VO/ PI = VO /(H·Ad)
式中， VO是器件的输出电压， PI为入射光敏面的辐射功 率，Ad是器件受光面积，H为光敏面的辐射照度。k的单 位是(V/W)。
响应度k是表征光电器件输出信号能力的特征量。
光电倍增管：
二，光电倍增管(photomultiplier ,PMT)
当入射光很微弱时，普通光电管的产生的光电流很小， 不容易探测，这时常用光电倍增管对电流进行放大。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 定义：能够产生光受激辐射放大现象的器件 • 特点：高单色性、高方向性好、高亮度、高相干性 • 分类：固体激光器、气体激光器、半导体激光器、
液体激光器
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
§7-2
一、光电效应
光电效应与光电器件
光电传感器的工作原理基于光电效应 光可以被看作是由一连串具有一定能量的粒 子——光子所组成，每一个光子能量为：
数光电传感器都离不开光源。
• • • •
热辐射光源 气体放电光源 电致发光器件 激光器
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
一、热辐射光源
• 原理：热物体都会向空间发出一定的光辐射 • 特点：物体温度越高，辐射能量越大 • 代表：白炽灯、卤钨灯
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
二、气体放电光源 • 原理：电流通过气体会产生发光现象 • 特点：改变气体成分、压力、阴极材料和放电电流
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
第七章 光电式传感器
• 原理
首先把被测量的变化转换成光信号的变化， 然后通过光电器件变换成电信号。
输出 辐射源 被测量 光学通路 被测量 光电器件
• 特性
频谱宽、非接触测量、体积小、重量轻等
第七章 光电式传感器
哈一个组成部分，大多
M n
所以
I i
n
式中，i为光电阴极的光电流
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
几种光电倍增管的外形
第七章 光电式传感器 2、内光电效应应用器件： 光敏电阻
哈尔滨工业大学
• 结构
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越 好， 此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏 电阻的暗电阻值一般在兆欧量级， 亮电阻 用半导体材料制成 值在几千欧以下。
电子能量E
导带 禁带
价带
自由电子所占能带 h≧Eg
价电子所占能带
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
3、光生伏特效应：在光线作用下，能使物体产生 一定方向的电动势的现象。典型光电元件有光电池
等。
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
二、光电器件
1、外光电效应应用器件
光信号→电信号
光电管
A A
A——阳极，K——阴极
的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体
• 代表：日光灯
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
三、电致发光器件 • 原理：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象
称为电致发光
• 特点：体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快 • 代表：发光二极管
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
四、激光器
(Light amplification by stimulated emission of radiation )
K K
金属底层光电管
光透明光电管
当阴极受到适当波长的光线照射时发射电子，中央带正 电的阳极吸引从阴极上逸出的电子，这样在光电管内就有电 子流，在外电路中便产生电流。
第七章 光电式传感器 光电管的主要性能
哈尔滨工业大学
（1）光电管的伏安特性 入射光的频谱及光通量一定时，对光电器件的阳极所 加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的 伏安特性。
1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出 物体表面，形成光电流。 光子能量被电子吸收后，能量转化为电子逸出功A0和 动能，即：
1 Ek mv0 2 hf A0 2
逸出物体表面电子具有的动能
m——电子质量； v0——电子逸出速度； A0——物体的表面电子逸出功。
不同材料有不同的逸出功，对某种材料而言有一个频 率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，也不 能激发电子，此频率限成为“红限”，其临界波长λ K为：
暗电阻
暗电流
亮电阻
亮电流
光电流
多数是非线性的。不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光 电转换器。
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
第七章 光电式传感器 光敏二极管
P 光敏二极管在电路中一般是处于反向工 作状态。 当光不照射时，光敏二极管处于截止状 态。 当光照射时，光敏二极管处于导通状态。 光敏二极管的光照特性是线性的，适 合检测等方面的应用。
第七章 光电式传感器
哈尔滨工业大学
光电倍增管
• 由光电阴极、若干倍增极和阳极三 部分组成。
K
A
• 倍增极上的涂料在电子轰击下能发射 更多电子； • 倍增极之间有依次增大的加速电压。 • 二次发射系数
第七章 光电式传感器 光电倍增管的主要性能
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• 倍增系数M
等于各倍增电极的二次发射系数σ i 的乘积。如果 n个倍增电极的σi 都一样（ i ），则
为光电管的灵敏度。
75
2 1 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Φ/1m
1-氧铯阴极 2-锑铯阴极
50
25
0
第七章 光电式传感器 (3) 光电管的光谱特性
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一般光电阴极材料不同的光电管有不同的红限频率， 因此它们可用于不同的光谱范围。 另外，同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同。 以GD-4型光电管为例，阴极是用锑铯材料制成，其红 限λc=700nm，对可见光范围的入射光灵敏度比较高。 适用于白光光源，被应用于各种光电式自动检测仪表 中。
12 10 8 6 4 2 0
IA/μA
50
120μlm 100μlm 80μlm 60μlm 40μlm 20μlm 100 150 阳极电压/V
第七章 光电式传感器
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（2）光电管的光电特性 当光电管的阴极和阳极之间所加的电压一定时，光通 量与光电流之间的关系。
IA/ μA
100
光照特性曲线的斜率称
E hf
h ——普朗克常数，6.626×10-34J.s； f ——光的频率（s-1）。
光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的
光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相 应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）。
第七章 光电式传感器 光电效应按原理又分为以下3种：
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K hc / A0
c ——光在真空中的速度。
外光电效应典型元件有光电管、光电倍增管等。
第七章 光电式传感器
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2、内光电效应：又称光导电效应， 在光照作用下， 物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现 象。典型的光电元件有光敏电阻，光敏二极管等。 当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半 导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上 的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大。