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光传感器及光敏元件(zz)

工程师
2008-05-27 09:15:47    评分

  光传感器及光敏元件

  光传感器主要由光敏元件组成。目前光敏元件发展迅速、品种繁多、应用广泛。市场出售的有光敏电阻器、光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电池等。

  1 光敏电阻器

  光敏电阻器由能透光的半导体光电晶体构成 ,因半导体光电晶体成分不同,又分为可见光光敏电阻(硫化镉晶体)、红外光光敏电阻(砷化镓晶体)、和紫外光光敏电阻(硫化锌晶体)。当敏感波长的光照半导体光电晶体表面,晶体内载流子增加,使其电导率增加(即电阻减小)。

  光敏电阻的主要参数:

  ◆光电流 、亮阻:在一定外加电压下,当有光(100lx照度)照射时,流过光敏电阻的电流称光电流;外加电压与该电流之比为亮阻,一般几kΩ~几十kΩ。

  ◆暗电流、暗阻:在一定外加电压下,当无光( 0 lx照度)照射时,流过光敏电阻的电流称暗电流;外加电压与该电流之比为暗阻,一般几百kΩ~几千kΩ以上。

  ◆最大工作电压:一般几十伏至上百伏。

  ◆环境温度:一般-25℃至 +55℃,有的型号可以-40℃至+70℃。

  ◆额定功率(功耗):光敏电阻的亮电流与外电压乘积;可有5mW至300mW多种规格选择。

  ◆光敏电阻的主要参数还有响应时间、灵敏度、光谱响应、光照特性、温度系数、伏安特性等。

  值得注意的是,光照特性(随光照强度变化的特性)、温度系数(随温度变化的特性)、伏安特性不是线性的,如以CdS(硫化镉)光敏电阻的光阻有时随温度的增加而增大,有时随温度的增加又变小。

  硫化镉光敏电阻器的参数:

             型号规格 MG41-22、MG42-16、MG44-02、MG45-52 
             环境温度(℃) -40~+60、 -25~+55、 -40~+70、 -40~+70 
             额定功率(mW) 20、 10、 5、 200
             亮阻100lx(kΩ) ≤2、 ≤50、 ≤2、 ≤2
             暗阻 0lx(MΩ) ≥1、 ≥10、 ≥0.2、 ≥1 
             响应时间 (ms) ≤20、 ≤20、 ≤20、 ≤20 
             最高工作电压(v) 100、 50、 20、 250


        2 光电二极管
 
        和普通二极管相比,除它的管芯也是一个PN结、具有单向导电性能外,其他均差异很大。首先管芯内的PN结结深比较浅(小于1微米),以提高光电转换能力;第二PN结面积比较大,电极面积则很小,以有利于光敏面多收集光线;第三光电二极管在外观上都有一个用有机玻璃透镜密封、能汇聚光线于光敏面的“窗口”;所以光电二极管的灵敏度和响应时间远远优于光敏电阻。

        光电二极管的优点是线性好,响应速度快,对宽范围波长的光具有较高的灵敏度,噪声低;缺点是单独使用输出电流(或电压)很小,需要加放大电路。适用于通讯及光电控制等电路。

        光电二极管的检测可用万用表R×1K挡,避光测正向电阻应10KΩ~200 KΩ,反向应∞,去掉遮光物后向右偏转角越大,灵敏度越高。
 
        光电三极管可以视为一个光电二极管和一个三极管的组合元件,由于具有放大功能,所以其暗电流、光电流和光电灵敏度比光电二极管要高得多,但结构原因使结电容加大,响应特性变坏。广泛应用于低频的光电控制电路。

        半导体光电器件还有MOS结构,如扫描仪、摄象头中常用的CCD(电荷耦合器件)就是集成的光电二极管或MOS结构的阵列。




关键词: 传感器     光敏     元件     光电     光敏电阻    

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