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光電傳感器的原理和三種類型

更新時(shí)間:2019-10-22      點(diǎn)擊次數(shù):1347

光電傳感器是一種小型電子設(shè)備,各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件。它主要是利用光的各種性質(zhì),檢測(cè)物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。
光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
光電傳感器(透過型)
光電元件是光電傳感器中重要的組成部分,它的核心工作原理是不同類型的光電效應(yīng)。根據(jù)波粒二象性,光是由光速運(yùn)動(dòng)的光子所組成, 當(dāng)物體受到光線照射時(shí),其內(nèi)部的電子吸收了光子的能量后改變狀態(tài),自身的電性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變,這樣的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。


根據(jù)電屬性狀態(tài)的不同變化,將光電效應(yīng)分為以下三種:
1)外光電效應(yīng)
在光線作用下使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)?;谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管,光電倍增管等。
2)光電島效應(yīng)
有光電管,光電倍增管等。
半導(dǎo)體內(nèi)的電子吸收光子后不能躍出半導(dǎo)體,使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化,或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏應(yīng)。基于光電導(dǎo)效應(yīng)的光電元件有光敏電阻,光敏晶體管等。
3)光生伏應(yīng)
在光線作用下,物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏應(yīng)。基于光生伏應(yīng)的光電元件有光電池和光敏二極管、三極管等。
以光電管為例,當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí),單個(gè)光子把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子,從而使自由電子的能量增加。當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功時(shí),它就可以克服金屬表面束縛而逸出,形成電子發(fā)射,這種電子稱為光電子。只有當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時(shí),才會(huì)產(chǎn)生光電子。

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