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傳感器與檢測技術(shù)8模塊八、光學(xué)量檢測（上） 機、電類傳感器與檢測技術(shù)項目教程模塊 八、光學(xué)量檢測課件統(tǒng)一書號ISBN978-7-111-48817-0課程配套網(wǎng)站.sensor-measurement.或或.liangsen.xx年2月第1版（作者梁森、黃杭美、王明霄、王侃夫）本模塊介紹“光學(xué)量”的基本概念、各種光電元件，例如紫外光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、光電池，介紹各種光電元件的應(yīng)用。 還介紹了光導(dǎo)纖維傳感器及其應(yīng)用。 內(nèi)容簡介今天是2018年99月11日星期六模塊 八、光學(xué)量檢測（上）目錄進(jìn)入知識鏈接光學(xué)量的基本概念項目 一、光電元件及應(yīng)用電路（中、下）項目 二、光電傳感器的應(yīng)用（下）拓展閱讀光導(dǎo)纖維傳感器及應(yīng)用現(xiàn)在時間是11:27進(jìn)入進(jìn)入知識鏈接光學(xué)量的基本概念圖圖8-1廣義電磁波譜光學(xué)常用的度量表表8-1常用光度學(xué)的名稱、符號、單位及說明名稱符號單單位說說明輻射能Q焦耳，J發(fā)光體輻射出來的光能量輻射能通量(輻射功率)瓦，W發(fā)光體在單位時間內(nèi)輻射出的總能量光通量流明，lm發(fā)光體每秒所發(fā)出的輻射功率經(jīng)過人眼的視見函數(shù)影響后的等效輻射功率光強強I坎德拉，cd發(fā)光體在特定方向的單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量照度E勒克斯，lx發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量亮度L cd/m2發(fā)光體在視線方向單位投影面上的光強光學(xué)量名詞解釋（ （1）光通量光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射出去的并使人眼產(chǎn)生光感的能量大小，用符號表示，單位為流明（lm），是人眼感受到的555nm光輻射功率。 在較明亮的環(huán)境中，人的視覺對波長為555nm左左右的綠色光最敏感。 由于人眼對不同波長光的相對視見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光通量并不相等。 對于人眼最敏感的555nm的綠光。 1W=683lm（綠色），而而1W的650nm光（紅色）,人的感覺僅為73lm。 光通量（續(xù)）40W白熾燈發(fā)射的光通量為350lm；40W熒光燈發(fā)射的光通量為2000lm；單只高亮度LED的光通量與消耗的功率有關(guān)，常見范圍為20100lm。 明視覺和暗視覺條件下的光譜光效率函數(shù)光學(xué)量名詞解釋（續(xù)） （2）發(fā)光強度簡稱光強，表示發(fā)光強弱，用符號I表示，單位是坎德拉（cd）。 曾經(jīng)使用過的單位有燭光、支光。 發(fā)光強度定義為頻率為5401012Hz（即波長555nm）的單色光源每單位立體角（1個球面度）輻射能為1/683W時的光通量。 若光源發(fā)出的波長為為555nm單色輻射是均勻的，則發(fā)光體在某給定方向上的發(fā)光強度就等于發(fā)光體在該方向的立體角內(nèi)傳輸?shù)墓馔砍栽摿Ⅲw角所得的值，即I=/。 （22）發(fā)光強度（續(xù)）若點光源各向同性，且I=1cd時，=4I=12.56lm與力學(xué)的單位比較，“光通量”相當(dāng)于“壓力”，而“發(fā)光強度”相當(dāng)于“壓強”。 太陽的發(fā)光強度為31027cd；高亮度LED的發(fā)光強度為10cd；普通蠟燭的發(fā)光強度約為1cd。 晴天太陽1坎德拉（1cd）單色光源每單位立體角（1個球面度）輻射能為1/683W時的光通量。 曾經(jīng)使用過的單位有燭光、支光。 1“燭光”發(fā)光強度（續(xù)）LED的發(fā)光強度分布示意圖要使被照射點看起來更亮，不僅要提高光通量，而且要增大會聚的手段，實際上就是減少發(fā)光的立體角，就能得到更大的發(fā)光強度。 LED的的發(fā)光強度可以達(dá)到幾十cd光學(xué)量名詞解釋（續(xù)）（ （3）照度描述物體被照亮的程度，用符號E表示，單位為勒克斯（lx），相當(dāng)于1m2面積上受到1個lm光光通量的照射。 若受照面積為A，所接收的光通量為，則照度被定義為E=/A，1lx=1lm/m2。 傾斜照亮被照物時的照度變小。 光學(xué)量名詞解釋（續(xù)）照度平方反比定律點光源照射在物體上，物體的照度（均勻時）與從光源到物體的距離的平方成反比。 表88-2日常生活環(huán)境的照度環(huán)境照度/lx晴天中午室外1000080000陰天中午室外6000晴天中午室內(nèi)窗口桌面20004000辦公室約約150200晚上教室桌面約約15040W熒光燈正下方1.3m9040W白熾燈下1m30黃昏室內(nèi)10滿月時的地面0.2教室課桌的照度測量光學(xué)量名詞解釋（續(xù)）（ （4）亮度描述人對發(fā)光體或被照射物體表面的發(fā)光或反射光強度所感受到的明亮程度，用符號L表示，單位為坎德拉每平米（cd/m2），過去使用過的單位有尼特（nt）。 亮度是針對面光源而言的。 人眼能夠感覺的亮度范圍極寬，從千分之幾cd/m2直到幾百萬cd/m2。 對人眼對380780納米內(nèi)不同波長的光具有不同的敏感程度，稱為人眼的視敏特性。 人眼感覺到的紅、綠、藍(lán)三者亮度之和決定了物體的總亮度。 表88-3常見物體的亮度光源名稱亮度/cdm-2紅色激光筆窗口21010地球上看到的太陽2109超高壓球狀水銀燈1109白熾燈鎢絲1107乙炔火焰8104太陽照射下的潔凈雪面或白紙3104陰天天空200040W熒光燈表面7000液晶電視屏幕4001000滿月下的白紙0.07無月夜空0.0001直視紅色激光將對眼睛造成損害太陽耀斑晴天天空的亮度乙炔火焰的亮度滿月時的地面熾熱的鎢絲亮度光學(xué)量名詞解釋（續(xù)）光通量、發(fā)光強度、亮度、照度之間的關(guān)系項目一光電元件及應(yīng)用電路【項目教學(xué)目標(biāo)】?知識目標(biāo)1）了解常用光電元件的基本特性。 2）了解光電池的短路電流測量電路。 ?技能目標(biāo)1）掌握光敏晶體管應(yīng)用電路的計算。 2）掌握光控電路的分析。 回目錄現(xiàn)在時間是11:27光電效應(yīng)用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能量為為hf的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 1）在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等。 2）在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，也稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。 基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管及光敏晶閘管等。 光電效應(yīng)（續(xù)）3）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。 第一類光電元件屬于玻璃真空管元件，第 二、三類屬于半導(dǎo)體元件。 1905年德國物理學(xué)家愛因斯坦用光量子學(xué)說解釋了光電發(fā)射效應(yīng)，并為此而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎。 任務(wù)一紫外光電管的特性及應(yīng)用電路圖圖8-2光電管及外光電效應(yīng)a）光電管b）外光電效應(yīng)示意圖1陽極A2陰極K3石英玻璃外殼4抽氣管蒂5陽極引腳6陰極引腳7金屬表面8光子9光致發(fā)射電子任務(wù)一紫外光電管的特性及應(yīng)用電路圖圖8-3光電管的圖形符號及測量電路紫外光電管當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極板上時，電子克服金屬表面對它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。 紫外管多用于紫外線測量、火焰監(jiān)測等。 可見光較難引起光電子的發(fā)射。 火焰的輻射光中包含了較大比例的紫外光。 紫外線玻殼用石英材料制造，對紫外線透光率較好的任務(wù)二光敏電阻的特性及應(yīng)用電路光敏電阻是基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等特點。 但其線性度較差，溫漂較大。 一、光敏電阻的的結(jié)構(gòu)及工作原理材料金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體載流子數(shù)目的多少。 當(dāng)光敏電阻受到光照時,產(chǎn)生自由電子和空穴。 光照越強,阻值就越低。 入射光消失,電子-空穴對逐漸復(fù)合。 光敏電阻外形及結(jié)構(gòu)當(dāng)光敏電阻受到光照時，兩個電極之間的阻值減小。 光敏電阻原理演示當(dāng)光敏電阻受到光照時，光生電子-空穴對增加，阻值減小，電流增大。 無光照時的電流稱為暗電流（溫度升高，暗電流增大）光照產(chǎn)生的電流稱為亮電流 二、光敏電阻的特性和參數(shù)（ （1）暗電阻置于室溫、全暗條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻，通常大于1M。 光敏電阻受溫度影響甚大，溫度上升，暗電阻減小，暗電流增大，靈敏度下降，這是光敏電阻的一大缺點。 （ （2）光電特性在光敏電阻兩極電壓固定不變時，照度與電阻及電流間的關(guān)系稱為光電特性。 圖圖8-6光敏電阻特性 二、光敏電阻的特性和參數(shù)（續(xù)）（ （3）光譜特性對波長為500700nm的入射光有較大的響應(yīng)。 （ （4）響應(yīng)時間受光照后，光電流需要經(jīng)過一段時間（上升響應(yīng)時間）才能達(dá)到其穩(wěn)定值。 光敏電阻的特性和參數(shù)（續(xù)）同樣，在停止光照后，光電流也需要經(jīng)過一段時間（下降響應(yīng)時間）才能恢復(fù)到其暗電流值。 上升響應(yīng)時間和下降響應(yīng)時間為30ms左右，不能用于要求快速響應(yīng)的場合。 （ （5）工作溫度通常為-30+70，大于工作溫度上限時，溫漂嚴(yán)重；小于工作溫度下限時，靈敏度下降較多。 GL系列光敏電阻的特性參數(shù) 三、光敏電阻的測量電路光敏電阻R與負(fù)載電阻R L串聯(lián)后，接到電源E i上。 當(dāng)無光照時，光敏電阻R很大，I在在R L上的壓降U o1很小。 隨著照度增大，R減小，a圖中的U o隨之增大。 b圖與圖a圖相反。 照度增大，U o2反而減小。 U o可以接到CMOS數(shù)字集成電路的輸入端，在某一照度時，數(shù)字電路的輸出電平翻轉(zhuǎn)。 圖圖8-7光敏電阻的基本應(yīng)用電路a）U o與照度變化趨勢相同的電路b）U o與照度變化趨勢相反的電路任務(wù)三光敏二極管的特性及應(yīng)用電路 一、光敏二極管的結(jié)構(gòu)及工作原理光敏二極管的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。 PN結(jié)結(jié)被設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光的照射。 在電路中必須處于反向偏置狀態(tài)。 a）外形圖b）封裝結(jié)構(gòu)c）管芯結(jié)構(gòu)d）圖形符號1負(fù)極引腳2管芯3外殼4玻璃聚光鏡5正極引腳6N型襯底7SiO2保護(hù)圈8SiO2透明保護(hù)層9鋁引出電極10P型擴散層11耗盡層12金絲引出線圖圖8-8光敏二極管部分光敏二極管特性參數(shù).金屬封裝光敏二極管將光敏二極管的PN結(jié)結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光敏二極管的PN結(jié)結(jié)時，電子-空穴對數(shù)量增加，光電流與照度成正比。 透鏡+-各種光敏二極管光敏二極管陣列包含1024個InGaAs元元件的線性光電二極管陣列，可用于分光光譜儀。 紅外發(fā)射、接收對管紅外發(fā)射管（調(diào)制器）紅外接收管解調(diào)器解調(diào)后的波形 二、特殊光敏二極管（PIN二極管）PIN光敏二極管是在P區(qū)和N區(qū)之間插入一層較厚的I本征半導(dǎo)體層，從而使使PN結(jié)的間距加寬，結(jié)電容變小(幾個pF)。 因此，PIN光敏二極管的頻帶較寬，可達(dá)GHz數(shù)量級。 PIN光敏二極管的工作電壓（反向偏置電壓）只需十幾伏，光電轉(zhuǎn)換效率較高，靈敏度比普通的光敏二極管高得多。 特殊結(jié)構(gòu)的PIN二極管可用于測量紫外線、X射線或射線。 PIN光敏二極管的缺點是I層電阻較大，輸出電流較小，一般多為微安數(shù)量級，沒有倍增效應(yīng)。 目前已將將PIN管與前置運算放大器集成在同一硅片上，并封裝于一個管殼內(nèi)，用于光纖通信。 PIN二極管外形.PIN二極管的PN結(jié)與內(nèi)部電場特殊光敏二極管（續(xù)APD二極管）APD光敏二極管(雪崩光敏二極管)是一種具有內(nèi)部倍增放大作用管的光敏二極管,靈敏度比PIN大幾百倍。 當(dāng)有一個光子從外部射入到其PN結(jié)上時,將產(chǎn)生一個電子空穴對。 于由于PN結(jié)上施加了較高的工作電壓(約約100V),接近于反向擊穿電壓，因此能將光子所產(chǎn)生的光電子加速到具有很高的動能,撞擊其他原子,產(chǎn)生新的電子空穴對,如此多次碰撞,以致最終造成載流子按幾何級數(shù)劇增的“雪崩”效應(yīng),形成對原始光電流的放大作用,增益可達(dá)幾千倍,而雪崩產(chǎn)生和恢復(fù)所需的時間可小于10ns,適用于微光信號檢測以及長距離光纖通信,可以取代“光電倍增管”。 APD光敏二極管的主要缺點噪聲大。 若有用光電信號只有幾個毫微瓦(nW),就會被噪聲淹沒。 APD光敏二極管的PN結(jié)、內(nèi)部電場分布及電子倍增APD載流子雪崩式倍增示意圖APD光敏二極管的外形及用途APD二極管適用于微光測量和光纖通信。 GD3250系列硅雪崩光電二極管的特性參數(shù)參數(shù)單位GD3250-A GD3250-B GD3250-C光敏面直徑mm0.20.50.8工作電壓V100150100150150250暗電流nA152535響應(yīng)度V/w606060上升時間ns134噪聲等效功率Pw/Hz1/20.050.070.09結(jié)電容pF11.52使用溫度范圍-20+40-20+40-20+40封裝形式TO型型光纖型TO型型TO型型InGaAs-PIN及InGaAs-APD近紅外二極管特性材料InGaAs-PIN InGaAs-APD工作波長/m1.311.55量子效率/%7575響應(yīng)度/AW-10.780.94暗電流/nA0.120工作帶寬/GHz2.03.0附加電容/pF1.10.5典型應(yīng)用622Mb/s2.5Gb/s 三、光敏二極管的特性（ （1）最高反向工作電壓在無光照的條件下，反向漏電流不大于10A時所能承受的最高反向電壓值。 （ （2）暗電流在無光照及最高反向工作電壓條件下的漏電流。 暗電流越小，光敏二極管的性能越穩(wěn)定，檢測弱光的能力就越強。 （ （3）光電流在受到一定光照時，在最高反向工作電壓下產(chǎn)生的電流。 圖圖8-9光敏二極管的伏安特性 （4）伏安特性光敏二極管工作在第三象限，流過它的電流與照度成正比（曲線的間隔相等），正常使用時應(yīng)施加1.5V以上的反向偏置電壓為宜。 光敏二極管的特性（續(xù)）（ （5）光電特性光電流I與照度基本成線性關(guān)系。 圖圖8-10某系列光敏二極管的光電特性1光敏二極管光電特性2光敏晶體管光電特性光敏二極管的特性（續(xù)）（ （6）光譜特性不同材料的光敏二極管對不同波長入射光的靈敏度不同。 控制PN結(jié)的制造工藝，也能得到不同的光譜特性。 硅光敏元件的峰值波長為0.8m左右。 現(xiàn)在已分別制出對紅外光、可見光直至藍(lán)紫光敏感的光敏晶體管。 K r表示相對于峰值波長為100%時的相對靈敏度。 還可在光敏二極管的透光窗口上配以不同顏色的濾光玻璃，以達(dá)到光譜修正的目的，使光譜響應(yīng)峰值波長根據(jù)需要而改變，據(jù)此可以制作色彩傳感器。 圖88-11光敏二極管的光譜特性1常規(guī)工藝硅光敏二極管的光譜特性2濾光玻璃引起的光譜特性紫偏移3濾光玻璃引起的光譜特性紅偏移光敏二極管的特性（續(xù)）（ （7）結(jié)電容C tPN結(jié)在最高反偏電壓時的電容。 結(jié)面積越小，結(jié)電容C t也越小，工作頻率就越高。 （ （8）響應(yīng)時間將光信號轉(zhuǎn)化為電信號所需要的時間。 響應(yīng)時間越短，光敏二極管的工作頻率越高。 工業(yè)級硅光敏二極管的響應(yīng)時間為10_710_5s左右。 被測光信號的調(diào)制頻率較高時，應(yīng)選用高速硅光敏二極管。 表表8-5幾種光敏材料的光譜峰值波長材料名稱GaAsP GaAsSi HgCdTeGe GaInAsPAlGaSb GaInAsInSb峰值波長/m0.60.650.8121.31.31.41.655.0光敏二極管的特性（續(xù)）圖圖8-12某型號光敏二極管的頻率特性a）輸入調(diào)制光脈沖b）光敏二極管脈沖響應(yīng)（ （9）溫度特性溫度變化對亮電流影響不大，但對暗電流的影響非常大，并且是非線性的，將給微光測量帶來誤差。 四、光敏二極管的應(yīng)用電路圖圖8-13光敏二極管的應(yīng)用電路a）反偏電路b）反相驅(qū)動電路a圖U oa=I DR Lb圖U i2.5V時，U ob=4.9V光敏二極管的反向偏置接線（參考上頁88-13a圖）及光電特性演示在在沒有光照時，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。 當(dāng)光照增加時，光電流I與光照度成正比關(guān)系。 光敏二極管的反向偏置接法U O+光照任務(wù)四光敏晶體管的特性及應(yīng)用電路 一、光敏晶體管的結(jié)構(gòu)及工作原理光敏晶體管也稱為光敏三極管，有兩個PN結(jié)結(jié)。 有電流增益，靈敏度比光敏二極管高幾十倍，漏電流也較大，恢復(fù)時間較長，約10s。 E C集電結(jié)發(fā)射結(jié)負(fù)極正極圖圖8-14NPN型光敏晶體管a）管芯結(jié)構(gòu)b)結(jié)構(gòu)簡化圖c）光敏晶體管外形d）光敏晶體管圖形符號e）光敏達(dá)林頓晶體管圖形符號1N+襯底2N型集電區(qū)3透光SiO2保護(hù)圈4集電結(jié)J C5P型基區(qū)6發(fā)射結(jié)JE7N型發(fā)射區(qū)光敏晶體管的外形多數(shù)只有C、E兩個電極C EB CE 二、光敏晶體管的特性（ （1）光敏晶體管的伏安特性在給定的照度下光敏晶體管上的電壓U CE與光電流（即集電極電流）I的關(guān)系。 圖圖8-15某系列NPN型光敏晶體管的伏安特性NPN型光敏晶體管的電流增益光敏晶體管的集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，光照時有電流增益。 入射光子在集電結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對，流集電極電流I C是原始光電流的倍。 光線集電結(jié)(反偏)I C=I B大大于于3V光敏晶體管的特性（續(xù)）（ （2）光電特性線性度不如光敏二極管好。 （ （3）峰值波長約為0.7m。 （ （4）響應(yīng)時間比相應(yīng)的二極管慢一個數(shù)量級，為微秒數(shù)量級。 （5）溫度特性:溫溫度對“光電流”的影響小，對“暗電流”的影響大。 光敏二極管、光敏晶體管的光電特性比較0光照光電流3000lx4mA請分析光敏二極管、光敏晶體管的靈敏度曲線差異0.3mA請作圖并計算當(dāng)E=1000lx時，光敏二極管的光電流IIE I CE0部分3DU光敏三極管特性參數(shù)光敏達(dá)林頓管將光敏三極管與另一個普通三極管制作在同一個管芯里，連接成復(fù)合管型式，稱為達(dá)林頓型光敏三極管。 它的靈敏度更高（=12），且允許輸出較大的電流。 但是達(dá)林頓光敏三極管的漏電（暗電流）也較大，頻響較差，溫漂也較大。 光敏達(dá)林頓三極管圖形符號達(dá)林頓型光耦合器輸出電流可達(dá)50mA光敏晶閘管光敏晶閘管有三個引出電極，即陽極a、陰極k和和門極極g。 它的頂部有一個玻璃透鏡，光敏晶閘管的陽極與負(fù)載串聯(lián)后接電源正極，陰極接電源負(fù)極，門極可懸空。 當(dāng)有一定照度的光信號通過玻璃窗口照射到正向阻斷的PN結(jié)上時時,將將產(chǎn)生門極電流,從而使光敏晶閘管從阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。 導(dǎo)通后,即使光照消失,光敏晶閘管仍維持導(dǎo)通。 使陽極與陰極的電壓反向,或使負(fù)載電流小于其維持電流，晶閘管截止。 光敏晶閘管的特點是導(dǎo)通電流比光敏三極管大得多,工作電壓可達(dá)近千伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動檢測控制。 光敏晶閘管用于光控路燈電路光敏面光照小于設(shè)定值時,VT1截止,VT2的門極電流I g2較大大,VT2導(dǎo)通,電燈HL亮亮。 減小R g,門極電流被旁路,靈敏度降低。 光敏晶閘管多用于弱電控制強電的光耦電路雙向過零觸發(fā)晶閘管光耦MOC30系列單片機控制燈光或交流繼電器電路 三、光敏晶體管應(yīng)用電路圖圖8-16光敏晶體管的兩種測量電路a）射極輸出電路b）集電極輸出電路U o1=I CR E（8-5）U o2=V CC-I CR E（8-6）表88-66光敏晶體管的輸出狀態(tài)比較電路形式無光照時強光照時晶體管狀態(tài)I CU o晶體管狀態(tài)ICU o射極輸出截止00（低電平）飽和(V CC-0.3V)/R LV CC-U CES（高電平）集電極輸出截止0V CC（高電平）飽和(V CC-0.3V)/R LU CES（0.3V）（低電平）例例8-3光控繼電器電路1）分析工作過程。 2）若V CC=12V，中間繼電器KA的驅(qū)動線圈阻值R KA=100，求在強光照時，流過中間繼電器KA的電流。 解解1）當(dāng)無光照時，V1截止，I B=0，V2也截止，繼電器KA處于失電（釋放）狀態(tài)。 當(dāng)有強光照時，V1產(chǎn)生較大的光電流I，一部分流經(jīng)經(jīng)R B1及及V2的發(fā)射結(jié)。 當(dāng)當(dāng)I BI BES（I BES為集電極飽和電流，I BES=I CES/）時，V2飽和，產(chǎn)生較大的集電極飽和電流I CES，I CES=（V CC0.3V）/R KA，器因此繼電器KA得電并吸合。 2）由于足夠大，集電極電流與基極電流流I B基本無關(guān)，I CES(12-0.3)V/0.1k=117mA。 圖圖8-17任務(wù)五光電池的特性及應(yīng)用電路 一、硅光電池的結(jié)構(gòu)及工作原理光電池是一種能夠直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。 它有一個大面積的PN結(jié)，正面有透明電極覆蓋。 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)受到光照時，在正反面產(chǎn)生“光生電壓”和“光生電流”，這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。 圖圖8-18硅光電池a）結(jié)構(gòu)示意圖b）圖形符號c）等效電路光電池的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖四象限光電池光電池的材料硅、碲化鎘、硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等光電池內(nèi)部載流子的漂移示意圖入射光線太陽能電池的種類氣相沉積法制作的非晶硅，價廉，可卷撓光電池外形光敏面 二、硅光電池的基本特性（ （1）光電特性開路電壓U o與照度的關(guān)系近似于對數(shù)關(guān)系,在2000lx照度以上就趨于飽和。 時當(dāng)負(fù)載短路時,光電流在很大范圍內(nèi)與照度呈線性關(guān)系。 如果要得到較大的輸出電壓，必須將多塊光電池串聯(lián)起來。 圖圖8-19某系列硅光電池的光電特性對數(shù)特性1開路電壓曲線2短路電流曲線光電池的光電特性演示0光照度請作圖計算當(dāng)E=1000lx時，光電池的電流I和電壓U oc10000lx0.6V開路電壓U ocE8mA5000lx短路電流I sc4mA0.55V結(jié)論？硅光電池的基本特性（續(xù)）（ （2）光譜特性:硅光電池的峰值波長為0.7m。 圖圖8-20硒（Se）、硅（Si