光电信号检测第三章(二)讲解
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光电信号检测光电探测器概述概要课件
光电探测器广泛应用于光通信、光谱分析、环境监测、生物医学 等领域，是光电信号检测中的关键器件。
光电探测器的工作原理
光电探测器的工作原理基于光子与物质相互作用产生电子-空穴对或光生电场效 应，从而将光信号转换为电信号。
具体来说，当光子照射到光电探测器的敏感区域时，光子能量被吸收并产生电子 -空穴对，这些电子-空穴对在电场的作用下分离并形成光电流，从而完成光信号 到电信号的转换。
光电探测器的应用领域不断拓 展，如物联网、智能制造、无 人驾驶等新兴领域，为市场发 展带来更多机遇。
05
光电探测器的挑战与展望
光电探测器的挑战与展望
• 光电探测器是用于检测光信号并将其转换为电信号的器件，广泛应用于光通信、环境监测、安全监控等领域。随着光电子技术的发展，光电 探测器的性能不断提高，应用范围不断扩大。
THANK YOU
感谢聆听
04
光电探测器的市场前景
全球市场情况
光电探测器在全球范围内应用广泛，包括通信、工 业、医疗、安全等领域。
随着技术的不断进步和应用需求的增加，全球光电 探测器市场规模持续增长。
市场竞争激烈，各大厂商在技术研发、产品创新等 方面不断投入，以提高市场份额。
中国市场情况
02
01
03
中国光电探测器市场发展迅速，成为全球最大的光电 探测器市场之一。
光电探测器的分类
01
光电探测器可以根据工作原理、材料、波长响应范围、光谱响应特、光电发射型等；按材料可分为硅基、锗 基、硫化铅等；按波长响应范围可分为可见光、红外、紫外等；按光谱响应特 性可分为窄带、宽带等。
03
•·
02
光电探测器的应用
通信领域的应用
光纤通信
光电探测器在光纤通信中起到至关重要的作用。它们能够将光信 号转换为电信号，使得信息的传输和处理成为可能。
光电探测器的工作原理
光电探测器的工作原理基于光子与物质相互作用产生电子-空穴对或光生电场效 应，从而将光信号转换为电信号。
具体来说，当光子照射到光电探测器的敏感区域时，光子能量被吸收并产生电子 -空穴对，这些电子-空穴对在电场的作用下分离并形成光电流，从而完成光信号 到电信号的转换。
光电探测器的应用领域不断拓 展，如物联网、智能制造、无 人驾驶等新兴领域，为市场发 展带来更多机遇。
05
光电探测器的挑战与展望
光电探测器的挑战与展望
• 光电探测器是用于检测光信号并将其转换为电信号的器件，广泛应用于光通信、环境监测、安全监控等领域。随着光电子技术的发展，光电 探测器的性能不断提高，应用范围不断扩大。
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04
光电探测器的市场前景
全球市场情况
光电探测器在全球范围内应用广泛，包括通信、工 业、医疗、安全等领域。
随着技术的不断进步和应用需求的增加，全球光电 探测器市场规模持续增长。
市场竞争激烈，各大厂商在技术研发、产品创新等 方面不断投入，以提高市场份额。
中国市场情况
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03
中国光电探测器市场发展迅速，成为全球最大的光电 探测器市场之一。
光电探测器的分类
01
光电探测器可以根据工作原理、材料、波长响应范围、光谱响应特、光电发射型等；按材料可分为硅基、锗 基、硫化铅等；按波长响应范围可分为可见光、红外、紫外等；按光谱响应特 性可分为窄带、宽带等。
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光电探测器的应用
通信领域的应用
光纤通信
光电探测器在光纤通信中起到至关重要的作用。它们能够将光信 号转换为电信号，使得信息的传输和处理成为可能。
光电检测技术第三章幻灯片PPT
光电管的5光照特性
3.灵敏度
光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通 量之间比）称为光电管的灵敏度。
说明：阴极材料不同的光电管，具有不同的红限，因此 适用于不同的光谱范围。此外，即使入射光的频率大于 红限，并保持其强度不变，但阴极发射的光电子数量还 会随入射光频率的变化而改变，即同一种光电管对不同 频率的入射光灵敏度并不相同。光电管的这种光谱特性， 要求人们应当根据检测对象是紫外光、可见光还是红外 光去选择阴极材料不同的光电管，以便获得满意的灵敏 度。
1T
I iT0 i(t)dt
用均方噪声来表示噪声值大小
i(t)21T[i(t)i(t)]2dt T0
噪声在实际的光电探测系统中是极其有害的。 由于噪声总是与有用信号混在一起，因而影响
对信号特别是微弱信号的正确探测。 一个光电探测系统的极限探测能力往往受探测
系统的噪声所限制。 所以在精密测量、通信、自动控制等领域，减
下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出 下降到稳定值所需要的时间。
５.频率响应：光电探测器的响应随入射光的 调制频率而变化的特性称为频率响应．
由于光电探测器信号产生和消失存在着一个滞后过程， 所以入射光的调制频率对光电探测器的响应会有较大 的影响。
光电探测器响应率与入射调制频率的关系
S(f)[1(2Sf0)2]1/2
光子器件
热电器件
响应波长有选择性，一般有 响应波长无选择性，对可见
截止波长，超 过该波长， 器件无响应。
光到远红外的各种波长的辐
射同样敏感
响应快，吸收辐射产生信号 响应慢，一般为几毫秒
需要的时间短， 一般为纳
秒到几百微秒
器件的基本特性参数
响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度
3.灵敏度
光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通 量之间比）称为光电管的灵敏度。
说明：阴极材料不同的光电管，具有不同的红限，因此 适用于不同的光谱范围。此外，即使入射光的频率大于 红限，并保持其强度不变，但阴极发射的光电子数量还 会随入射光频率的变化而改变，即同一种光电管对不同 频率的入射光灵敏度并不相同。光电管的这种光谱特性， 要求人们应当根据检测对象是紫外光、可见光还是红外 光去选择阴极材料不同的光电管，以便获得满意的灵敏 度。
1T
I iT0 i(t)dt
用均方噪声来表示噪声值大小
i(t)21T[i(t)i(t)]2dt T0
噪声在实际的光电探测系统中是极其有害的。 由于噪声总是与有用信号混在一起，因而影响
对信号特别是微弱信号的正确探测。 一个光电探测系统的极限探测能力往往受探测
系统的噪声所限制。 所以在精密测量、通信、自动控制等领域，减
下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出 下降到稳定值所需要的时间。
５.频率响应：光电探测器的响应随入射光的 调制频率而变化的特性称为频率响应．
由于光电探测器信号产生和消失存在着一个滞后过程， 所以入射光的调制频率对光电探测器的响应会有较大 的影响。
光电探测器响应率与入射调制频率的关系
S(f)[1(2Sf0)2]1/2
光子器件
热电器件
响应波长有选择性，一般有 响应波长无选择性，对可见
截止波长，超 过该波长， 器件无响应。
光到远红外的各种波长的辐
射同样敏感
响应快，吸收辐射产生信号 响应慢，一般为几毫秒
需要的时间短， 一般为纳
秒到几百微秒
器件的基本特性参数
响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度
《光电检测技术》第2课PPT课件
假定人眼同时观察2个在同一位置的辐射体A和B，它 们在观察方向的辐射强度相等，A的波长为λ,B的波 长为555nm，则人眼对A的视觉强度与人眼对B的视觉 强度之比为波长λ的A辐射体对人眼的视见函数。
V(λ)是个无量纲的物理量
将555nm所对应的黄绿光波长的光谱光视效率值定为１，
所以V(λ)<1
.
18
能源与动力工程学院
2.2 辐射度参数与光度参数的关系
2、视见函数曲线：
暗视觉
明视觉
.
19
能源与动力工程学院
2.2 辐射度参数与光度参数的关系
二、辐射度参数与光度参数的转换：
XVKmV()Xe
光功当量常数＝ KmV()
明视觉条件：Km=683 lm/w
暗视觉条件：Km′=1725 lm/w
整个可见光范围内：
单位：lm（流明）
.
6
能源与动力工程学院
2.1 辐射量和光学量及其单位
3、辐射出射度与光出射度：
• 辐射出射度: Me
面积为A的有限辐射体，表面某点面元处dA向半
球空间内发射的辐射通量dΦe
定义式:
Me
de
dA
• 光出射度: Mv
均匀辐射:
M
e
e A
面光源单位元表面内向外所发射的光通量
公式：Mv=dΦV/dＡ 发光均匀：Mv=Φv/Ａ
第二章 光辐射的光度学基础
.
1
.
2
可见光区波长分布
光色 红（Red） 橙（Orange） 黄（Yellow） 绿（Green） 青（Cyan） 蓝（Blue） 紫（Violet）
波长λ（nm) 780～630 630～600 600～570 570～500 500～470 470～420 420～380
光电信号检测 光辐射基础和光源[可修改版ppt]
![光电信号检测 光辐射基础和光源[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/da5fd882cf84b9d529ea7a15.png)
➢ 5．辐射出射度Me： 扩展辐射源单位面积所辐射 的通量，即dΦe／dS，
➢ dΦe由是扩展源表面dS在各方向上所发出的辐射 通量，单位为 W／m2(瓦每平方米)。
➢ Ee和Me的单位相同，其区别在于： Ee是描述辐 射接收面所接收的辐射特性，而Me则为描述扩展 辐射源向外发射的辐射特性。
➢ 6．辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给 定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐
射通量。单位为W／sr·m2（瓦每球面度平方米）
Le
d2e(,) ddScos
Le：随方向变化而变化
➢ 辐射源所辐射的能量往往由许多不同波长的单色辐 射所组成。为了研究各种波长的辐射通量，需要对 某一波长的单色光的辐射能量作出相应的定义。
➢
➢ 7．光谱辐射通量 Φe（λ）：辐射源发出的光在波 长λ处的单位波长间隔内的辐射通量。也叫辐射通 量的光谱密度。
555nm，锥体细胞
暗视觉光谱光视效率：亮度 < 0.001cd/m2，V ′(λ)，峰值在
507nm，杆状细胞
2、光度的基本物理量
➢ 光度学量是以人眼对光辐射刺激所产生的视觉为 基础，受到了主观视觉的限制，不是客观的物理 学描述方法；
➢ 只在可见光波段有意义； ➢ 用下脚标“v”表示，辐射度学量和光度学量是一
Φe ＝dQe／dt，单位为W(瓦)。
3．辐射强度Ie ：点辐射源在 给定方向单位立体角内的辐 射通量，单位为W/sr（瓦每 球面度）， Ie＝dΦe／dΩ。
4．辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射通量， 即Ee ＝ dΦe／dA，单位为W／m2(瓦每平方米)。 dA是投射辐射通量dΦe的面积元。
➢ 即光谱辐射通量是辐射通量随波长的变化率。
光电检测技术PPT课件
第五章 光电检测系统 5.1 直接光电检测系统 5.2 光外差光电检测系统 5.3 典型的光电检测系统
第六章 光纤传感检测 第七章 光电信号的数据采集与微机接口 第八章 光电检测技术的典型应用
.
5
第一章 绪 论
.
6
1.光电系统描述
光是一种电磁波，电磁波谱包括：长波电震荡、无线 电波、 微波、光波（包括红外光、可见光、紫外光）、 射线等。光波的波长范围为1mm-10nm,频率为3x10113x1016Hz,它是工作于电磁波波谱图上最后波段的系统， 特点是波长短，频率高.(与电子系统载波相比，光电系 统载波的频率提高了几个量级，因此载波能量大，分 辨率高，但易受大气的吸收等影响，传输距离受限， 易遮挡）。
光电检测系统：是利用光电传感器实现各类检测。
它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合 利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量
光电检测系统包括
– 光学变换
– 光电变换
– 电路处理
.
11
光学变换
– 时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽（干涉、 衍射）
– 空域变换：光学扫描（扫描盘）
事实上是光学参量调制：光强、波长、相位、偏振
在纯净的半导体中掺入一定的杂质，可以显著地控制半 导体的导电性质。
掺入的杂质可以分为施主杂质（磷）和受主杂质（棚）。 施主杂质电离后成为不可移动的带正电的施主离子，同
时向导带提供电子，使半导体成为多数载流子为电子的 n型半导体。 受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受主离子，同 时向价带提供空穴，使半导体成为多数载流子为空穴的 p型半导体。
.
26
第二章 光电检测技术基础
.
27
光的基本性质 辐射与光度学量 半导体基础知识 光电效应
第六章 光纤传感检测 第七章 光电信号的数据采集与微机接口 第八章 光电检测技术的典型应用
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第一章 绪 论
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1.光电系统描述
光是一种电磁波，电磁波谱包括：长波电震荡、无线 电波、 微波、光波（包括红外光、可见光、紫外光）、 射线等。光波的波长范围为1mm-10nm,频率为3x10113x1016Hz,它是工作于电磁波波谱图上最后波段的系统， 特点是波长短，频率高.(与电子系统载波相比，光电系 统载波的频率提高了几个量级，因此载波能量大，分 辨率高，但易受大气的吸收等影响，传输距离受限， 易遮挡）。
光电检测系统：是利用光电传感器实现各类检测。
它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合 利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量
光电检测系统包括
– 光学变换
– 光电变换
– 电路处理
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光学变换
– 时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽（干涉、 衍射）
– 空域变换：光学扫描（扫描盘）
事实上是光学参量调制：光强、波长、相位、偏振
在纯净的半导体中掺入一定的杂质，可以显著地控制半 导体的导电性质。
掺入的杂质可以分为施主杂质（磷）和受主杂质（棚）。 施主杂质电离后成为不可移动的带正电的施主离子，同
时向导带提供电子，使半导体成为多数载流子为电子的 n型半导体。 受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受主离子，同 时向价带提供空穴，使半导体成为多数载流子为空穴的 p型半导体。
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第二章 光电检测技术基础
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光的基本性质 辐射与光度学量 半导体基础知识 光电效应
光电检测技术
光电检测技术第一章：信息技术主要包括：1.电子信息技术、2.光学信息技术、3.光电信息技术。
图1-2光电系统框图图1-2中，光源产生的光是信息传递的媒介。
某光源与照明用光学系统一起获得测量所需的光载波，如点照明、平行光照明等。
某光学变换：光载波与被测对象相互作用而将被测量载荷到光载波上。
某光学变换是用各种调制方法来实现的。
某光信息：光学变换后的光载波上载荷的各种被测信息。
某光电转换：光信息经光电器件实现由光向电的信息转换。
某电信息处理：解调、滤波、整形、判向、细分，或计算机处理等。
光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。
某光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，如平面镜、光狭缝、光楔、透镜、角锥棱镜、偏振器、波片、码盘、光栅、调制器、光成像系统、光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等）。
某光电转换是用各种光电变换器件来完成的，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。
第二章：2.人眼对光的视觉效能也称为视见函数。
人眼的视网膜上布满了大量的感官细胞：杆状细胞和锥状细胞。
某杆状细胞灵敏度高，能感受微弱光刺激。
某锥状细胞感光灵敏度低，但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。
3.光度学中，为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数V(λ)，称为“视见函数”（“光谱光视效能”）。
在明视情况，即光亮度大于3cd/m2时，人眼的敏感波长λ＝555nm 的视见函数（光谱光视效率）规定为1，即V(555)＝1。
4..照度(EV)：照度是投射到单位面积上的光通量，或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。
若辐射光通量为dΦV，接收面元的面积是dA，那么照度EV=dΦV/dA，单位为勒克斯l某=lm·m-2。
5.光通量Φv：光通量又称为光功率，单位：流明［lm］。
光通量是按人眼视觉强度来度量的辐射量。
与电磁辐射的辐射通量Φe相对应。
光通量与辐射通量之间的关系可以用下式表示：0.78VKme()V()dV(λ)是视见函数；0.38Km是光功当量，它表示人眼在明视条件下，在波长为555nm时，光辐射所产生的光感觉效能，按照国际温标IPTS-68理论计算值Km=680(lm/W)。
光电传感器原理及性能参数测试研究
光电传感器原理及性能参数测试研究第一章：引言光电传感器是一种用于探测光信号的设备，广泛应用于自动化与控制系统中。
光电传感器在工业自动化中的应用越来越广泛，其应用领域涵盖了制造业、食品加工、医药卫生、交通运输等多个领域。
在应用过程中，正确的测试和评估光电传感器的性能是非常重要的。
本文旨在介绍光电传感器的原理和性能参数测试方法。
第二章：光电传感器的原理光电传感器的原理是利用光电效应，将光信号转换为电信号。
其具体的工作原理是：当光线照射到半导体PN结或金属表面时，会激发电子与空穴的相互作用，产生光电流，将变化的光信号转化为电信号传递。
光电传感器的应用范围广泛，从简单的反射式传感器、对射式传感器，到高精度的照度计和分光光度计等，都属于光电传感器的范畴。
第三章：光电传感器的性能参数在进行光电传感器性能测试之前，需要先了解和评估光电传感器的性能参数。
主要包括以下几个方面：1. 灵敏度：灵敏度是光电传感器的一个重要指标。
一般来说，光电传感器的灵敏度越高，其检测信号的能力就越好。
而灵敏度的大小又与该传感器所使用的光电元件、电路以及信号处理技术都有关系。
2. 分辨率：分辨率是指光电传感器可以检测到的最小变化量。
在实际应用中，分辨率越高，表示传感器可以检测到更小的变化信号。
3. 响应时间：响应时间是光电传感器从接收到信号到输出信号的时间。
响应时间越短，表示传感器的检测能力越强。
4. 动态范围：光电传感器的动态范围是指其可检测的最高和最低光强度之间的范围。
在实际应用中，一个光电传感器的动态范围越宽，其适用范围就越广。
第四章：光电传感器性能参数测试在进行光电传感器性能参数测试之前，需要选择专业的测试仪器和测试方法。
下面分别介绍一下如何进行灵敏度测试和分辨率测试。
1. 灵敏度测试方法根据光电传感器的不同应用，灵敏度测试可以采用仪器不同的测试方法。
一般来说，可以采用一下两种方法：（1）光源法采用一定的光源，将其光线照射到被测光电传感器上，通过更改光源的亮度和位置，来检测传感器对不同光强的变化情况。
第三章 光电信号的采集
(5)反偏偏置电路 pn结光电效应主要是非平衡载流子中的电子运动。 pn结型光 伏探测器，其用法有两种：一种是不外加电压，直接与负载相 接，如左图所示；另一种是加反向电压，形成反偏偏置，如右图 所示。
反偏偏置可减少结电容，使电路时间常量最小，适合于探测脉 冲和高频调制光。
偏置的选择与光电探测器本身的特性(内阻Rd 、噪声 等)有关，不同形式的偏置电路会引入不同的噪声。对 于低阻光电探测器， 当光电探测系统的噪声以探测器 的非热噪声为主时，探测系统的信噪比与偏置电阻无 关，及与偏置方式无关。这是因为输入信号电压与输入 端等效噪声电压按同比例随RB增加而增加。 当光电探测系统的噪声以探测器和负载电阻RB的热噪 声为主时，恒流偏置信噪比最大，恒压偏置信噪比最 小，匹配偏置居中。 对于高阻光探测器，一般采用具有较大偏流的非恒流 偏置更为合适。但所加偏置电流一般不要超过最佳偏置 电流的上限。
由图可看出，孔径误差一定出现在信号斜率最大处，设模/数转 换的孔径时间为tA ，则 dV/dt = Vm . 2 πcos2 π ƒt (dV/dt)max = Vm . 2 π ƒ 故最大孔径误差 ∆Vm = Vm . 2 π ƒtA
措施：采取采样/保持电路。 如果在模/数转换器之前加一采样/保持电路，在模 /数转换期间将变化的信号“冻结”而保持不变， 即在采样期间跟踪输入信号，一旦发生“保持” 控制，立即将采样信号值保持到下次采样为止。 这样将使采样的孔径时间大大减少。
三 光电信号的调理
光电传感器完成信号的第一次变换，即把待测物理量变换成电 信号的大小或者变换成电信号的变化。 光电信号调理的任务是将经前置放大处理后的光电信号变换为 便于与计算机接口的标准信号。这些信号可以是直流电压信号， 也可以是标准TTL电平的频率、脉冲和开关状态信号。 不同的光电传感器输出的光电信号的类型不同。对于连续的模 拟光电信号，需将电流或电荷量转换为电压量，并经适当的放大 和滤波处理；对于交流信号的光电信号，若信号幅度反映了信息 量，则可通过检波或整流变换电路，将其转换为直流信号，若信 息反映在交流信号的频率变化中，则可将其整形为脉冲信号；若 传感器本身是数字式的，则仅需进行脉冲整型、电平匹配或数码 变换即可。 因此，光电信号调理线路基本上可分为放大、滤波、整形、检 波、整流、鉴相、电平匹配和数码变换等几种。
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暗电流/mA
50 25 0 10 20 30 40 50 60 70
光电流/mA
400 300 200 100 0
T /º C
10 20 30 40 50 60 70 80
T/º C
光电三极管的温度特性
光电三极管的主要特性：
频率特性 光电三极管的频率特性曲线如图所示。光电 三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载 电阻可以提高频率响应。一般来说，光电三极管 的频率响应比光电二极管差。对于锗管，入射光 的调制频率要求在5kHz以下。硅管的频率响应要 比锗管好。
光电倍增管是建立在光电子发射效应、二次电子发射效应和电子光学理论的基础上，能够将微弱光信号转换成光电子并获得倍 增效应的真空光电发射器件。
真空光电管
阴极面可涂渍不 抽真空 直流放大 同敏物质：高灵敏(K, Cs,Sb其中二者)、红光 R 敏(Na/K/Cs/Sb, Ag/O/ 90V DC + Cs)、紫外光敏、平坦 响应(Ga/As，响应受波长影响小)。产生的光电流约 为硒光电池的1/10。
光电三极管的频率特性
相100 对 80 灵 60 敏 度 40 /% 20 0
RL=100kΩ
RL=1kΩ
RL=10kΩ
100
500
1000
5000 10000 调制频率 / Hz
光电三极管的应用电路
光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电 路。
J A R2
3DG 12 V
R1 A R2
J
3DG 12 V
I/μA
3.0 2.0 1.0 0 200 400 600 800 1000
L/lx
光敏晶体管的光照特性
光电三极管的主要特性：
温度特性 光电三极管的温度特性曲线反映的是光电三极 管的暗电流及光电流与温度的关系。从特性曲线 可以看出，温度变化对光电流的影响很小，而对 暗电流的影响很大．所以电子线路中应该对暗电 流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
3、路灯、霓虹灯的自动控制电路
如要求路灯 控制灵敏，可采 用如图电路。
防止闪电等短时干扰的路灯控制电路
印刷机纸张监控器
印刷机纸张监控器可以自动监测每次印刷的 纸张是否为一张，如果不是一张则发出报警讯响， 停止印刷，待整理好纸张后，再开始工作。
光控电焊眼罩
汽车车灯全自动控制器
3.3.3 光电倍增管 Photo-Multiplier tube （PMT）
伏安特性
6 4 2 0
I/mA
2500lx
2000lx 1500lx
1000lx 500lx U/V
20
40
60
80
光电三极管的主要特性：
光照特性 光电三极管的光照特性如图所示。它给出 了光敏三极管的输出电流 I 和照度之间的关系。 它们之间呈现了近似线性关系。当光照足够大( 几klx)时，会出现饱和现象，从而使光电三极 管既可作线性转换元件，也可作开关元件。
3.3.2 光电三极管的基本结构
光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大 作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路 的电流控制，也可以受光的控制。 光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、 发射极引出线和基极引出线（有的没有）。 制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型， 国产器件称为3DU系列。
光电三极管的工作原理
c b
Ip Ib Ic Vo
集电极 集电极
e
基极
发射极
发射极
I c I p I p 1 I p
光敏三极管的结构原理、工作原理和电气图 形符号。
光电三极管的工作原理
工作过程：一、光电转换；二、光电流放 大。
VCC
基本 应用 电路
VCC
达林顿光电三极管电路
为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上 构成集成器件。
光电三极管的主要特性：
光谱特性 光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。 当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降。因 为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入 射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由 于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面 激发的电子空穴对不能到达PN结，因而使相对灵 敏度下降。
R1
1．亮通光电控制电路
当有光线照射于光电 器件上时，使继电器有足
够的电流而动作，这种电
路称为亮通光电控制电路， 也叫明通控制电路。最简 单的亮通电路如图所示。
2．暗通光电控制电路
如果光电继电器不受
光照时能使继电器动作，
而受光照时继电器释放， 则称它为暗通控制电路。
另一种方法是在亮通电路的基础上加一级倒 相器，也可完成暗通电路的作用。 要说明的是，亮通和暗通是相对而言的，以 上分析都是假定继电器高压开关工作在常开状 态，如工作在常闭状态，则亮通和暗通也就反 过来。
光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出 电流也比光电二极管大，多为毫安级。 但它的光电特性不如光电二极管好，在较强 的光照下，光电流与照度不成线性关系。 所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光 电逻辑元件。
正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为 反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。 当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向 基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放 大的电流Ic＝Ie＝（1＋β ）Ip,β 为电流放大倍 数。 因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管 在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全 相同的。
相 对 80 灵 敏 60 度 40 20 0
100
硅
硅的峰值波长为 900nm， 锗的峰值波长为 1500nm 。 由于锗管的暗电流比硅管 锗 大，因此锗管的性能较差。 故在可见光或探测赤热状 态物体时，一般选用硅管； 但对红外线进行探测时 , 则 入射光 采用锗管较合适。
8000 12000 16000
λ/nm
/%
4000
光电三极管的主要特性：
伏安特性 光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三 极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体 管在不同的基极电流时的输出特性一样。因此， 只要将入射光照在发射极 e 与基极 b 之间的 PN 结附 近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏 三极管看作一般的晶体管。光电三极管能把光信 号变成电信号，而且输出的电信号较大。