光电器件分类
有机光电探测器的定义和分类
有机光电探测器的定义和分类有机光电探测器是一种通过有机材料将光信号转化为电信号的器件。
它具有结构简单、加工工艺成本低、可用于大面积器件制备等优点，因此被广泛应用于光电信息处理领域。
根据其工作原理的不同，有机光电探测器可以分为光电导型、光电流型和光电压型三类。
光电导型有机光电探测器是指那些在光照下，其电导率会随着光强度的增加而增加的器件。
这种器件的工作原理是利用光子的能量将有机材料中的电子激发到传导带中，从而形成电导电流。
光电导型有机光电探测器通常由有机半导体材料构成，例如聚合物、小分子化合物等。
这类器件具有响应速度较快、灵敏度较高、制备工艺简单等优点，因此在光通信、光存储、光传感等领域有着广阔的应用前景。
光电流型有机光电探测器是指那些在光照下，其输出信号是光电流的器件。
这种器件的工作原理是利用外界光照下的光子能量将有机材料中的载流子激发到传导带或者价带中，从而产生电流。
光电流型有机光电探测器通常由有机半导体材料构成，例如聚合物、小分子化合物等。
这类器件具有高电流响应、低噪声等特点，适用于光通信、光传感等领域。
光电压型有机光电探测器是指那些在光照下，其输出信号是光电压的器件。
这种器件的工作原理是通过光激发的载流子在有机材料中产生空间电荷分离形成电压信号。
光电压型有机光电探测器通常由有机半导体材料构成，例如聚合物、小分子化合物等。
这类器件具有高电压响应、低噪声等特点，适用于成像传感器、光电转换器等领域。
除了根据工作原理的分类，有机光电探测器还可以根据其器件结构的不同进行分类。
常见的有机光电探测器结构包括有机薄膜型、有机异质结型、有机量子阱型等。
其中，有机薄膜型具有制备工艺简单、成本低廉等优点，适用于大面积器件制备；有机异质结型具有电荷分离效果好、较高的光电转换效率等特点，适用于高性能光电器件制备；有机量子阱型则具有高载流子迁移率、低激子束缚能等特点，适用于光电转换效率、响应速度等要求较高的器件制备。
光电器件及应用
任务１认识光敏电阻的应用电路及产品
• 五、火焰检测报警器 • 火焰检测报警器是当物质燃烧时， 在产生烟雾和放出大量气体时，
也会产生可见或不可见的光辐射。 该报警器也称为感光式火灾探测 器， 是用于响应火灾的光特性， 即感应火焰燃烧的光照强度和火焰 的闪烁频率， 如图２ －７ 所示。 • 六、光敏电阻的特点 • 优点: 光敏电阻具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用 • 寿命长、体积小、无极性、使用方便等优点， 所以应用广泛。 此外 ， 许多光敏电阻对红外线敏感， 适宜在红外线光谱区工作。 • 缺点: 响应时间长， 频率特性差， 强光线性差， 受温度影响大。 型 号相同的光敏电阻参数参差不齐， 并且由于光照特性的非线性， 不 适宜在测量要求线性的场合工作， 常用作开关式光电信号的传感元 件。
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任务１认识光敏电阻的应用电路及产品
• (３) 在明暗环境发生变化的情况下， 对比电路结构和光敏电阻在电 路中的工作情况。
• (４) 在规定课时内完成几个应用电路的认识。
• 相关知识
• 一、光敏电阻调光电路 • 光控调光电路工作原理是当周围光线变弱时引起光敏电阻ＲＧ 的阻
值增加， 使加在电容Ｃ 上的分压上升， 进而使可控硅的导通角增大 ， 达到增大照明灯两端电压的目的； 反之， 若周围的光线变亮， 则 ＲＧ 的阻值下降，导致可控硅的导通角变小， 照明灯两端的电压也 同时下降， 使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制， 如图２ －２ 所示。
具有放大功能。 目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。 这是 由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。 硅光电 三极管是用Ｎ 型硅单晶做成Ｎ － Ｐ － Ｎ 结构的。 管芯基区面积做 得较大， 发射区面积却做得较小， 入射光线主要被基区吸收。
课件：第三章 光电器件的特性参数
Ne 100%
N
光电子数
光子数
2）光电灵敏度(响应率、积分灵敏度)
光电器件的输入是辐射通量(或光通量)，输出是电信号(或视频信号)
定义：器件的输出均方根电压或电流与入射到器件上的平均光功率之比
等效短路状态输出的信号电流值
电流响应率
I
RI
AEm
Ed
0
A/W（或A/lm）
等效开路状态输出的信号电压值
物理描述
光电转换特性的量度 对某一波长光电转换的量度
表达式
Ri
di dp
i p
Ru
du dp
u p
R
i dP
单位
安/瓦 伏/瓦
安/瓦
探测器所能探测的最小光信息功率
PNEP
T ,
f
, f
EA VS / VN
瓦
等效噪声功率的倒数
D 1 VS PNEP EAVN
瓦-1
与噪声等效功率成倒数、光敏面积 D* Af / NEP 和噪声功率有关
f
b2
b2
(2
f
)2
df
b 2
即： f
1
2
时间常数决定了光电器件频率响应的带宽
作业
• 一个像增强器，其脉冲响应函数为负指数衰减型，荧光屏的发光寿命 为1 ms，如果向该像增强器的输入面输入强度按正弦规律变化（调制 度为100%）的入射光，试计算入射光交变频率分别为1KHz、10KHz和 100KHz时像增强器输出光的调制度（忽略背景噪声）。
光电器件的光谱灵敏度曲线——相对光谱灵敏度与波长的关系曲线 图3- 3 2DU型硅光电二极管的光谱响应曲线
课堂练习
• 一个光阴级在555nm单色光照射下，单色灵敏度为150μA/lm，试计算 其量子效率。
光电开关简介ppt课件可修改文字
光幕应用（续） 木材外形截面积检测
光幕应用（续）
光幕可检 测出带材在 卷曲过程中 的偏移，经 控制器和执 行机构使带 材向正确的 方向运动 （纠偏）。
纠偏
光幕应用（续）
光幕用于 自动收费系统的
车辆检测
超限超载车辆经过固定式称重台时， 计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴 数.车货总重，车长，车速，车辆通过后 红外线收尾系统自动提示检测完毕.
反射式光电
直射型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减
断续器 小发射LED的功耗。
反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来 的偏振光。 被测物漫反射型光电开关原理 请写出转速与频率的关系式 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。 它广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体化设备、办公设备和家用电器中。 漫反射型光电开关的应用 直射型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 当被检测物体位于发射器和接受器之间时，光线被阻断，接受器接受不到红外线而产生开关信号。 反射型光电开关分为两种情况： 被测物漫反射型（简称散射型）。 反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来
光电断续器外形
两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 遮断式光电开关（计数） 光电开关在流 水线上的应用 一、光电开关的结构和分类 反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。 漫反射型光电开关的应用 光幕可检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。 被测物漫反射型（简称散射型）。 车货总重，车长，车速，车辆通过后红外线收尾系统自动提示检测完毕. 定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。 反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来 的偏振光。 但在实际制作中，上下两路总存在干扰，很难提高测量精度。 对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回接收器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率及粗糙程 度将决定接收器接收到光线强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。 光电断续器可分为直射式（槽式）和反射型两种。 直射式光电开关由相互分离且相对安装的光发射器和光接受器组成。 红外LED的正向压降约为1. 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。
半导体光电器件有哪些
半导体光电器件有哪些
半导体光电器件有哪些
半导体光电器件
半导体光电器件是指把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的新型半导体器件。
即利用半导体的光电效应（或热电效应）制成的器件。
光电器件主要有，利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。
这一节中简略地向大家介绍一下这些光电器件的工作原理。
半导体光电器件如光导管、光电池、光电二极管、光电晶体管等；半导体热电器件如热敏电阻、温差发电器和温差电致冷器等。
半导体光电器件有哪些
半导体发光器件是一种将电能转换成光能的器件。
它包括发光二极管、红外光源、半导体发光数字管等。
1、发光二极管
发光二极管的管芯也是一个PN结，并具有单向导电性。
PN结加上正向电压时，电子由N区渡越（扩散）到空间电荷区与空穴复合而释放出能量。
这些能量大部分以发光的形式出现，因此，可以直接将电能转换成光。
光电器件介绍
ONU
155M收发合一模块 155M收发合一模块 155M收发合一模块
1550RX 1310TX
…… ……
1550视频（CATV）
光分路器
非调制型器件
• 简单光源（双列直插激光器、LED、 SLED）
• Pump激光器
器件的发展方向之一：光学引擎
高速器件和模块的小型化趋势：
1999
2002
2005～
采用专用于模拟接收的PIN 高线性度 高响应度 准直器和探测器集成封装，器件集成光 信号 接收和波分复用功能 结构简单，体积更小，可靠性高，成本低 适用于4GHz以下带宽的光纤通信系统和 CATV系统 小型化同轴型封装
收发合一模块中使用的单纤双向器件 产品外观
插拔式器件
尾纤型器件
应用原理图
PON方案（单纤三向）
• Lower cost • Lower power consumption • Comparable performance
Optical engine 的核心技术: Silicon Optical Bench (SiOB)
器件的发展方向之二：混合集成和单片集成
Triplexer的第三代为混合集成方案。这种方案将激光器，探测器芯片，平面光 波导，介质膜滤光片在一个光学平台上直接组装在一起．它的优点：体积进一 步减小，耦合次数减少到1次，适合于大规模化生产，成本可大大降低．缺点： 光波导与器件的组装对准技术目前还不是很成熟，可靠性方面的研究还需要试 验，热干扰和光串扰都需要仔细设计；另外，包括材料，封装设备投入的前期 成本很高。
• Cooler integrated
• 2.5G,10G~40G long distance transmission (40km,80km,120km,180km)
电器中的光敏器件工作原理
电器中的光敏器件工作原理光敏器件是指能够对光信号进行感应和转换的器件，在电器领域中起到了至关重要的作用。
本文将以电器中的光敏器件为主题，探讨其工作原理以及其在电子设备中的应用。
一、光敏器件的分类光敏器件根据其工作原理和应用方式的不同，可以分为光电导型器件、光电阻型器件、光电二极管、光电三极管、光敏电阻和光敏晶体管等。
1. 光电导型器件光电导型器件是利用半导体材料对光信号的导电性能进行调节的一类器件。
其基本原理是在光照条件下，光能激发电子从能带中跃迁，增强导电性能。
2. 光电阻型器件光电阻型器件是指在光照下，材料的电阻发生变化的器件。
其基本原理是当光照射到光电阻表面时，光能激发电子在材料中的运动，使电阻值发生改变。
3. 光电二极管光电二极管是一种将光信号转换为电信号的器件。
其基本原理是光束照射到PN结上，光能激发出电子和空穴，产生光电流。
4. 光电三极管光电三极管是指将光信号转换为放大电信号的器件。
其基本原理是光束照射到PNP或NPN结构的三极管上，光电发射三极管会放大并驱动后级的放大器。
5. 光敏电阻和光敏晶体管光敏电阻和光敏晶体管是指在光照条件下，电阻值或电压发生变化的器件。
其中光敏电阻是利用光敏电阻材料的电阻与光照光强之间的关系进行信号转换，而光敏晶体管则是通过光照射到PNP或NPN结构的晶体管上，改变其电流和电压。
二、光敏器件的工作原理光敏器件的工作原理可以归纳为光能激发电子和空穴，产生载流子从而改变电阻、电流和电压等信号。
在光敏器件中，光子的能量可以激发出电子和空穴。
当光照射到器件上时，光能会被吸收并转化为电能。
对于光电导型器件来说，光子的能量会提供足够的能量将电子从内部能带跃迁到导带上，增大导电性能。
对于光电阻型器件来说，光子的能量会使电子从价带中激发到导带中，增加电导率，从而改变电阻值。
对于光电二极管和光电三极管来说，光子的能量会产生电子和空穴对，在PN结的作用下产生电流。
对于光敏电阻和光敏晶体管来说，光子的能量会改变材料的电导率，进而影响电阻值和电流、电压等信号。
光电子器件介绍
如果有外加电压时结内平衡被破坏，此时流经PN 结的电流方程？
qU
I D Ioe kT I0
ID与外加电压
有关
当U>0时？ 当U=0时？ 当U<0时？
PN结的形成
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体 －－－－ － －
N型半导体 内电场E + +++++
－－－－ － － + + + + + +
PN结V- I 特性表达式
iD/mA
quD
uD
1.0
i I ( e kT 1 ) I ( eVT 1 )
D
S
S
其中： uD ——外加电压
0.5 iD=– IS
IS ——反向饱和电流 VT =kT/q——温度的电压当量
–1.0
–0.5
0
0.5
1.0 D/V
（其中玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K，电子
当RL=∞(开路)时，光电池的开路电压，以Voc表示
Voc
kT q
ln( I p I0
1)
Voc (kT / q) ln(I p / I 0 )
当RL＝0 时所得的电流称 为光电池短路电流，以
I sc I p S E E
Isc表示
实际应用时，都接
照度电负载成在池载的这线要在常，特就线以光性性求是性电电 曲关输硅测流池线系出光量形光时电电中式照池，流使,与光负与负载光 电阻用在,因的条此开件短路路许电电可压流的和的短情这况下 越在小强种重越光线要关路好照性的系电关光范，出,流由系 照围并什与此是特内限麽光图光性?使制照可电的用(看池禁止)
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光电器件分类
光电器件分类
按照用途分类
•光电探测器：光电探测器用于将光信号转换为电信号，常见的有光电二极管、光敏电阻和光电三极管等。
•光源器件：光源器件用于产生光束，常见的有发光二极管、激光器和LED等。
•光电显示器件：光电显示器件用于将电信号转换为光信号，实现图像或文字的显示，常见的有液晶显示器和有机发光二极管等。
•光纤器件：光纤器件用于传输和调制光信号，常见的有光纤光栅、光纤放大器和光纤耦合器等。
按照工作原理分类
•半导体光电器件：基于半导体材料的光电器件，常见的有光电二极管和发光二极管等。
其原理是通过半导体材料的能级结构和载
流子的产生、传输和复合来实现光电转换。
•光电化学器件：基于光电化学效应的光电器件，常见的有光电池和光解水催化剂等。
其原理是通过光引起化学反应，将光能转化
为化学能或电能。
•光磁器件：基于光磁效应的光电器件，常见的有光存储器和磁光开关等。
其原理是利用光磁相互作用实现信息存储、传输和处理
的功能。
•光机电器件：基于光机电效应的光电器件，常见的有光干涉仪和光电控制器等。
其原理是通过光的干涉、衍射、偏振等效应来实
现精密测量、控制和调节。
按照制作工艺分类
•薄膜光电器件：采用薄膜沉积、刻蚀和光刻工艺制作的光电器件，常见的有薄膜太阳能电池和薄膜光电二极管等。
•硅基光电子器件：采用硅材料和集成电路工艺制作的光电器件，常见的有硅光电二极管和硅光调制器等。
•器件级封装光电器件：将光电器件封装在器件级封装中，常见的有TO-46封装的光电二极管和SMD封装的发光二极管等。
•光芯片级光电器件：将光电器件集成在光芯片中，常见的有光电一体化芯片和多通道光电芯片等。
以上列举的是光电器件的一些常见分类，每一类都有其特定的应
用领域和工作原理。
随着技术的不断发展和创新，光电器件将在光通信、太阳能利用、光学传感、光存储等领域发挥越来越重要的作用。