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光传感器如何实现光电检测

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放大字体  缩小字体    发布日期:2019-12-31  浏览次数:792
核心提示:光传感器是不活动的设备,它们使用光能进行电输出。 这些设备通常被称为“光电传感器”,它们产生的电信号可用于指示被检测到的光的强度。

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光传感器是不活动的设备,它们使用光能进行电输出。 这些设备通常被称为“光电传感器”,它们产生的电信号可用于指示被检测到的光的强度。

这些设备测量光的辐射能,并且固有地只能检测电磁光谱的一小部分(从红外到紫外线)中的光。

光传感器可以分为两个主要组:发光时产生电能的传感器和发光时以某种方式改变其电气质量的传感器。这些类别可以分为以下列出的光电传感器设备类型。

光伏发电

光伏设备产生与其所获取的辐射能相关的电磁场。这些设备基于能够产生电压的两层半导体材料。与其他光电传感器不同,光伏电池在自然光下最有效地工作。

光伏电池基于单晶PN结,在黑暗中不活跃。当它们被照亮时,电子流过PN结以产生开路电压。与其他电源一样,太阳能电池也具有正极和负极。

光伏传感器的最标准用途是在太阳能电池中,太阳能电池将光转换为电能。这些电池产生的能量也可以用于光电检测目的。但是,通常,从计算器到深空探测器,太阳能电池都可以用作替代电源。

光电发射体

当被足够能量的光子撞击时,光发射器件会释放光响应物质中的自由电子。光子的能量由光的频率决定,较高的频率比较低的频率具有更多的能量。

与其他设备相比,光电发射传感器的主要优势在于其简单性,通过使用积分电子倍增器,可以在检测器内部集成高质量放大。另一个很大的优点是,可以很容易地使用它们创建均匀的大型检测器表面。这些表面对于成像设备至关重要。

在三种标准应用中,光电发射器件要优于其他类型的光电传感器:低强度光的检测,低光信号的快速检测以及高分辨率成像的产生。

光电二极管

光电二极管使用光来调节穿过PN结的电子和空穴的流动。如果光电二极管位于光线较弱的房间中,则仅允许少量电流通过。如果照明良好,则光电二极管可使更多的电流通过。

当光撞击光电二极管时,它会在纳秒内产生与光强度成比例的反向电流。这种光电设备的一个主要缺点是,即使在明亮的光线下,它产生的电流也很小。光电二极管对更长的波长也有更好的响应,就像光谱的红外部分一样。

这些设备是专为检测器应用而设计的,其光谱响应已调谐至特定入射光波长。光电二极管的线性特性使其在基本的光传感器应用中非常有用,例如在相机,DVD-ROM驱动器和遥控器中。

光电晶体管

基本上,具有内置放大功能的光电二极管,光电晶体管还响应于光而改变其电阻,其中光导至半导体材料会引起光电导性。因此,增加光电晶体管上的光量会增加施加电压时的电流。

光电晶体管的功能与光电二极管相同,不同之处在于它们可以提供电流增益并且更加灵敏,其电流是传统光电二极管的50至100倍。有趣的是,只要在晶体管的集电极和基极之间放置一个光电二极管,就可以轻松地将任何晶体管修改为光电晶体管。

光电晶体管的典型用途包括光纤和某些类型的电视遥控器。有时,当使用光电晶体管感测可见光时,需要红外滤光片。

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