可见光传感器与光敏管的比较
第二章 光敏传感器 PHOTOSENSORS 定义
光电管：
光电阴极 光窗
真空光电管和充气光电管 或称电子光电管和离子光 电管两类。
阳极
两者结构相似，如图。 由一个阴极和一个阳极构 成，且密封在一只真空玻 璃管内。
光电管的结构示意图
阴极装在玻璃管内壁上， 其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成 矩形或圆形，置于玻璃管 的中央。
二、充气光电二极管
光谱: 光波：波长为10—106nm的电磁波 可见光：波长380—780nm 紫外线：波长10—380nm， 波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线 波长10—200nm称为极远紫外线， 红外线：波长780—106nm 波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线 波长超过3μm 的红外线称为远红外线。 光谱分布如图所示。
国产GD-4型的光电管，阴极是锑铯材料制成的。其红限 λ0=7000Å，对可见光范围的入射光灵敏度比较高，转换效率： 25%~30%。适用于白光光源，被广泛用于各种光电式自动检测仪表 中。 对红外光源，常用银氧铯阴极，构成红外传感器。 对紫外光源，常用锑铯阴极和镁镉阴极。 另外，锑钾钠铯阴极的光谱范围较宽，为3000~8500Å，灵敏度也较 高，与人的视觉光谱特性很接近，是一种新型的光电阴极； 但有些光电管的光谱特性和人的视觉光谱特性有很大差异，在测量 和控制技术中可以担负人眼所不能胜任的工作，如坦克和装甲车的 夜视镜等。 一般充气光电管当入射光频率大于8000Hz时，光电流将有下降 趋势，频率愈高，下降得愈多。
结构:与真空光电二极管类似,只是管壳内充有低压惰性气体(氩气和氖气)。 光线照到阴极上产生光电子,阳极电 压使其加速,加速的电子使气体分子 电离,形成更多的电子和离子，又被 加速与另外气体分子碰撞使其电离产 生更多电子,即发生了倍增效应, 此外,气体电离的正离子又与阴极碰 撞产生光电子,因此达到阳极的电子 数目增大很多，相当于具有一定的放 大倍数，可达10倍左右。
光敏传感器
光电传感与测试技术包装112 郭剑 31106140421.概述电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化，早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚集射向接收器，接收器出电缆将这套装置接受到一个真空管放大器上，在金属圆管内有一个小的白炽灯做为光源，这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。
发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。
LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。
由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。
因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。
不像白炽灯那样，LED抗震动冲击，并且没有灯丝。
另外，LED所发出的光只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。
（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
经过调制的LED 传感器能够以非常快的速度开关，开关速度可以达到KHz。
将接收器的放大器调制到发射器的调制频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行发大。
它忽略了周围的光，只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。
调制LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩大了光束角度，并且具有相当快的响应速度。
光电传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
它把光型号转换成为电信号，直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其它物理量成为光信号。
其主要的原理是光电效应。
当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应宝库奥电子发射、电导率和电位电流等。
然后通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声处理就得到了所需要的输出信号。
光感应传感器工作原理
光感应传感器工作原理一、前言光感应传感器是一种常见的传感器，它能够通过光敏元件将周围环境中的光信号转换成电信号。
在日常生活中，我们可以看到许多应用了光感应传感器的设备，如智能家居、安防监控等。
本文将详细介绍光感应传感器的工作原理。
二、光敏元件1. 光电二极管光电二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换成电信号的半导体器件。
其结构与普通二极管相似，但在PN结上加入了一个P型或N型掺杂浓度较低的区域，称为漏斗区（Light Funnel）。
当光照射到漏斗区时，会产生电子-空穴对，从而形成电流。
2. 光敏电阻光敏电阻（Photoresistor）是一种基于半导体材料制造的元件。
其内部包含一个半导体材料和两个金属端子。
当有光照射到半导体材料上时，其内部会发生电荷移动现象，从而改变其电阻值。
三、工作原理1. 光敏二极管光敏二极管的工作原理基于光电效应。
当光照射到漏斗区时，会产生电子-空穴对。
由于漏斗区的掺杂浓度较低，因此电子和空穴很容易被电场分离，从而形成电流。
当光线强度增加时，漏斗区中产生的电子-空穴对数量也会增加，从而使得输出电流增大。
2. 光敏电阻光敏电阻的工作原理基于半导体材料在光照下的变化。
当有光照射到半导体材料上时，其内部会发生电荷移动现象，从而改变其电阻值。
具体来说，当有光照射到半导体材料上时，其内部会产生一些自由载流子（如电子和空穴），这些自由载流子会影响半导体材料的导电性能。
在没有光照射时，半导体材料中的自由载流子数量较少，因此它的阻值较大；而在有光照射时，半导体材料中的自由载流子数量增加，因此它的阻值减小。
四、应用场景光感应传感器在生活中有着广泛的应用场景，如：1. 智能家居光感应传感器可以用于智能家居中的灯光控制。
当环境中的光线弱时，光感应传感器会自动开启灯光；当环境中的光线强时，光感应传感器会自动关闭灯光。
2. 安防监控在安防监控领域，光感应传感器可以用于监测周围环境的亮度变化。
光敏二极管的应用和原理
光敏二极管的应用和原理1. 应用领域光敏二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电信号的光电转换器件。
它广泛应用于以下领域：•光通信：光敏二极管可以用于接收光信号，并将其转换为电信号，用于光纤通信系统和光无线通信中的接收机部分。
•光电测量：光敏二极管可以用于测量光强度、光功率、光能量等光学量，并可以用于光谱分析仪、光度计、辐射计、光色度计等仪器仪表。
•光电控制：光敏二极管可以用于光电开关、光电编码器、光敏开关等控制装置，实现光控开关、自动调光等功能。
•光电检测：光敏二极管可以用于检测环境中的光照强度，用于光敏感自动控制、光敏感安防系统等。
•光电器件组成：光敏二极管还可以与其他元件组合，用于制作光电耦合器、光电转换器、光敏电阻、光敏传感器等器件。
2. 原理光敏二极管的工作原理基于内部的PN结和光敏效应。
•PN结：光敏二极管由N型和P型半导体材料组成，两者之间形成PN结。
PN结具有整流作用，能够将电流只允许在一个方向上通过。
•光敏效应：当光照射到光敏二极管的PN结区域时，光子的能量会激发出自由电子和空穴。
通过PN结区域的电场作用，自由电子和空穴会被分离，并在PN结的两侧形成电流。
根据光敏二极管的结构和工作原理，可以将其分为两类：正向偏置和反向偏置。
•正向偏置：当光敏二极管处于正向偏置状态时，偏压会减小PN结的耗尽层宽度，使光敏二极管更为敏感。
此时，光照射到PN结区域会产生光电流，流经电路，形成输出电信号。
•反向偏置：当光敏二极管处于反向偏置状态时，偏压会增大PN结的耗尽层宽度，使光敏二极管具有更大的光敏能力。
此时，光照射到PN结区域会产生光生电压，与电路中的电压共同作用，形成输出电信号。
3. 光敏二极管的特性光敏二极管具有以下几个重要特性：•光谱响应：光谱响应是指光敏二极管对不同波长的光的敏感程度。
不同类型的光敏二极管有不同的光谱响应范围，常见的有可见光和红外光敏二极管。
•光电流：光敏二极管在受光照射时会产生光电流，光电流的大小与入射光强度成正比关系。
CC2530控制光敏传感器
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3、 光敏传感器
前言：这一节我们我学习传感器部分内容中的光敏传感器，这一类型的传感器 跟前面温湿度的传感器最大的区别就是控制简单，只有硬件电路搭好了， 给 CC2530 的 IO 口一个高低电平就是反映外界情况。所以我们用起来就 很方便。
传感器介绍： 光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光 电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线 传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD 和 CMOS 图像传感器等。 它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感 器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许 多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感 器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测 技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲 击接合处就会产生电流。
22. void InitLed(void)
23. {
P1DIR |= 0x01; //P1_0 定义为输出
LED1 = 1;
//LED1 灯熄灭
24. }
25. /**************************** 光敏电阻初始化函数
26. *****************************/ 27. void LightInit() 28. {
16. {
17. uint i,j;
18. for(i=xms;i>0;i--)
for(j=587;j>0;j--);
19. }
20. /**************************** LED 初始化函数
浅析在家用电器中应用的传感器
表 ２ ＮＴＣ 的主要性能与参数
型号 ＭＦ５１１ ＭＦ５１３ ＭＦ５１４ ＳＷＦ１３ 标称电阻值Ω １００～２００ １０ １０（１ ± ２％） ８２０～１５００ 开关温度℃ １５００～２０００ ４３００（１ ± ５％） ３７００（１ ± １％） ３９００～４７００ 额定工作电压 Ｖ ０～２００ １０～５５ １０～７０ ５５～２００
问题二：插销厚度不符合标准要求 ＧＢ１００２－１９９６《家用和类似用途单相插头插座型式、基本参 数和尺寸》规定，６Ａ、１０Ａ 两极插头和两极带接地（俗称单相三 极）插头，每极插销的厚度都应在 １．４ｍｍ～１．５ ｍｍ 之间。插销厚 度不符合标准要求势必造成插头与插座的接触不良。
患和生命危险。这个使用时间长、用量大的电气产品最容易被 人忽视， 《中国火灾统计年鉴》和北京市消防局历年统计数据显 示，由插座故障引发的火灾数量一直居各类火灾之首，每年因 插座漏电等导致的人身伤亡事故高达数百起。据统计，在 ２００７ 年插头插座的抽查中：国家质检局抽样合格率为 ８０．４％，其中， 小型企业产品抽样合格率只有 ６８．４％；地方质检局的抽样合格 率最低仅为 １０％。插座作为提供电源的关键设备，遍布在我们 工作和生活的周围，从插座环节上消除危险隐患，应该引起大 家的高度重视。
５ 红外传感器 红外传感器是根据热电效应和光子效应原理制成的。运用 热电效应制成的传感器称为热释电型红外传感器；运用光子效应
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原理制成的传感器称为量子（光子）型红外传感器。 热释电型红外传感器多用于检测温度， 它主要是用热释电材 料 ＬｉＴａＯ３ 制成的热释电元件。只要热释电元件的温度发生变化， 传感器表面电荷就会发生变化。同样，当热释电元件吸收红外线 后，其结晶体的温度变化使结晶体表面电荷变得不平衡，把这种 不平衡电荷以电压变化的信号输出，就可检测红外线。 量子型红外传感器有光导电型和光电动势型两种。光导电 型红外传感器， 是利用半导体材料接受红外线照射阻值减小的光 电效应制成的元件，如 ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＨｇＣｄＴｅ 等半导体材料。量
光敏传感器的认识
光敏传感器的认识光敏传感器（光敏器件）是一类可以感知光线强度的传感器，它们在不同的应用中被广泛使用。
这些传感器对光的敏感度可以因器件类型和用途而异。
以下是光敏传感器的一些常见类型和基本认识：1. 光敏二极管（Photodiode）:-光敏二极管是一种半导体器件，其电流与入射光的强度成正比。
当光照射在光敏二极管上时，电荷被产生，并且这个电荷流动的电流被用作测量光的强度。
它们常用于光电探测、光通信等领域。
2. 光敏电阻（Photocell or LDR - Light-Dependent Resistor）:-光敏电阻的电阻值随光的强度而变化。
在弱光条件下，电阻较大；而在强光条件下，电阻较小。
这种特性使得光敏电阻常被用于光敏电路和自动照明系统中。
3. 光敏晶体管（Phototransistor）:-光敏晶体管是一种光敏二极管的变种，具有放大功能。
当光照射到光敏晶体管时，电流增大，可以用于检测光的强度并产生电信号。
它在一些需要检测光强度并进行放大的应用中很有用。
4. 光敏电容（Photocapacitor）:-光敏电容是一种光敏器件，其电容值随光的强度而变化。
光敏电容被用于一些需要检测光强度并转换为电容变化的应用中。
5. 光敏传感器模块（Light Sensor Module）:-这是一种集成了光敏传感器的模块，通常包括前端的光敏元件和后端的信号处理电路。
这种模块化设计使得它们更容易在电子项目中使用，无需过多的电路设计。
应用领域包括光控开关、自动照明系统、光电传感器、相机的自动曝光控制等。
选择适当类型的光敏传感器通常取决于应用的需求，例如对灵敏度、响应时间、工作光谱范围等的要求。
光强度传感器的工作原理及应用
光强度传感器的工作原理及应用工作原理光强度传感器，也称为光敏传感器或光感应器，是一种能够测量周围环境光强度的装置。
它利用光敏元件对光的电特性的变化进行测量，从而获取周围光照强度的信息。
光强度传感器的核心部件是光敏元件，常见的光敏元件有光敏二极管（photodiode）、光敏三极管（phototransistor）、光敏电阻（photoresistor）等。
这些光敏元件会在光照强度改变时产生相应的电信号。
光敏元件的工作原理基于光电效应，即光照射到特定材料上时，会引起电荷的产生或者流动。
例如，光照射到光敏二极管上时，会产生电流。
光敏元件能够感知的光的范围由其材料决定，常见的光敏元件可以感知可见光、红外线、紫外线等不同波段的光信号。
应用领域光强度传感器由于其简单、方便、快速的特点，被广泛应用于各个领域。
以下是光强度传感器的几个常见应用领域：1. 环境监测光强度传感器可以用于室内及室外的环境监测。
例如，它可以被用于智能家居系统中，根据外部光照情况智能调节室内灯光的亮度。
在农业领域，光强度传感器也可以被用于监测光照强度，以帮助农民合理安排作物的生长周期，控制光照条件。
2. 自动照明系统光强度传感器可以被应用于自动照明系统中。
当环境光强度低于一定阈值时，光强度传感器可以感知到并触发灯光自动开启，以提供足够的照明。
这种应用可以在室内、室外及车辆照明系统中见到。
不仅可以提高照明效果，还可以节省能源成本。
3. 光照控制光强度传感器常被用于光照控制系统中。
例如，在室内办公环境中，可以根据光强度传感器所测量到的光照强度，自动调节窗帘或调光灯的亮度，以提供舒适的光照环境。
4. 安全监测光强度传感器可以用于安全监测系统中。
例如，在一个停车场中，可以安装光强度传感器，当有人或车进入时，光强度传感器可以感知到并触发相关的安全设备。
这种应用可以提高安全性，并及时发现异常情况。
5. 医疗设备光强度传感器在医疗设备中也有广泛应用。
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可见光传感器与光敏管的比较
光传感器的应用非常普遍。从便携式消费类市场(智能手机、PDA、台式PC以及便携式音
乐播放器等)到消费类电视机市场(包括液晶、等离子、背投以及CRT电视等)，再到医疗、工
业及汽车市场，光传感器无处不在。其中，一些应用，如条形码阅读器、激光打印机和自动
聚焦显微镜利用光学探测的反射光来对位置进行感应;另一些应用，如数码相机、手机和笔记
本电脑等便携电子产品则利用光传感器来测量环境光量。
光传感器包括光敏电阻、光电晶体管或光电二极管等几种。其中，最简单的光传感器是
光敏电阻。低端光敏电阻由CdS(硫化镉)材料制造，而比较昂贵的光敏电阻由GaAs材料制造。
GaAs的能带间隙较小。它能够吸收红外光中的低能光子，并使电子跃迁到传导带。其照度范
围从1勒克斯～100勒克斯。
光电二极管的复杂性要高一些。光子轰击半导体结，产生电流。要给光电二极管施加反
向偏压。较大的反向偏压可以提高传感器的感应速度和线性度，但也提高了传感器的暗电流
和散粒噪声(shotnoise)。光子轰击半导体结，将产生正向电流，降低反向偏压电流。在设计
中，可以为光电二极管增加外部电路，使I-V曲线线性化。
光电晶体管的一般特点与光电二极管一样，但增加了放大功能。它需要更大的偏置电流，
但与电流相伴的噪声迫使传感器的灵敏度转向更高的勒克斯范围，即1000勒克斯～10万勒
克斯。光电晶体管的检测响应时间与光电二极管相似，并可以利用偏置电流进行调整。偏置
电流也可以随探测到的信号水平进行变化。光电晶体管能够粗略地确定环境光线水平，如室
内/室外、白天/夜间以及明亮光线/阴影等状态，因此，需要外部电路对输出信号进行校准。
目前，基于IC的单片光电二极管是光传感器最好的实现方式之一。光电二极管由单晶硅
制造而成。一个典型的传感器应用组件包括一个光电二极管、一个电流放大器和一个无源低
通滤波器。对于终端用户来说，能够将所有这些器件集成到一个小型封装中非常重要。
对于可见光传感器六大指标
选择可见光光传感器时，最重要的一点是理解哪项规格参数是最为关键的。一般来说，
在选择一个可见光光传感器时，需要着重考虑的因素包括光谱响应/IR抑制、最大勒克斯数、
光敏度、集成的信号调节功能、功耗以及封装大小等6个重要规格。这6个规格的具体描述
如下：
1、光谱响应/IR抑制：环境光传感器应该仅对400nm至700nm光谱的范围有感应。
2、最大勒克斯数：大多数应用为1万勒克斯。
3、光敏度：根据光传感器的镜片类别，光线通过镜片后，光衰减可以在25%-50%之间。
低光敏度非常关键(<5勒克斯)，必须选择可以在这个范围内工作的光传感器。
4、集成的信号调节功能(即放大器和ADC)：一些传感器可能提供非常小的封装，但是却
需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。具有更高集成度的光传感器省去了
外部元件(ADC、放大器、电阻器、电容器等)，具有更多的优势。
5、功耗：对于要承受高勒克斯(>1万勒克斯)的光传感器来说，最好采用非线性模拟
输出或数字输出。
6、封装大小：对于大多数应用来说，封装都是越小越好。现在可提供的较小封装尺寸约
为2.0mm×2.1mm。而尺寸为1.3mm×1.5mm的4引脚封装则是下一代封装。
一旦确定了上述重要规格参数，下一个需要考虑的问题就是哪类输出信号有助于目标应
用的实现。
1、采用环境光传感器的系统产品能够提供更舒适的显示质量。这对于某些应用非常重要。
例如，汽车仪表盘要求在所有环境光条件下都能达到清晰的显示效果。在白天，用户需要最
大的亮度来实现最佳的可见度，但是这种亮度在夜间则显得太刺眼了。
2、光传感器给便携式应用带来了很多好处。带有光传感器的系统，能够自动检测条件变
化并调节显示器的设置，以保证显示器处于最佳的亮度，进而降低总体功耗。例如，移动