第3章半導(dǎo)體光電檢測器件及應(yīng)用4

1、3.2.3 發(fā)光器件發(fā)光器件光源光源相干源（激光）相干源（激光）非相干源（光電源）非相干源（光電源）熱輻射光源（白熾燈、熱輻射光源（白熾燈、鹵鎢燈）鹵鎢燈）氣體放電光源（汞燈、氣體放電光源（汞燈、脈沖氙燈）脈沖氙燈）固體發(fā)光光源（發(fā)光固體發(fā)光光源（發(fā)光二極管）二極管）1、發(fā)光二極管（注入式場致發(fā)光光源）、發(fā)光二極管（注入式場致發(fā)光光源） 是少數(shù)載流子在是少數(shù)載流子在PN結(jié)區(qū)的注入與復(fù)合而產(chǎn)結(jié)區(qū)的注入與復(fù)合而產(chǎn)生發(fā)光的一種半導(dǎo)體光源。生發(fā)光的一種半導(dǎo)體光源。發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED）的類型）的類型表面發(fā)光二極管（表面發(fā)光二極管（SLED）側(cè)面發(fā)光二極管（側(cè)面發(fā)光二極管（ELED）平面平面L

2、ED圓頂型圓頂型LED超發(fā)光超發(fā)光LEDv（1）發(fā)光二極管的原理）發(fā)光二極管的原理加正向偏壓加正向偏壓基片基片NP電極電極鋁電極鋁電極SiO2發(fā)光二極管原理結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管原理結(jié)構(gòu)v（2）發(fā)光二極管的光譜特性）發(fā)光二極管的光譜特性 根據(jù)材料不同，目前能制造出紅、橙、黃、根據(jù)材料不同，目前能制造出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紅外等各種顏色的發(fā)光二極管綠、藍(lán)、紅外等各種顏色的發(fā)光二極管v（3）響應(yīng)時(shí)間）響應(yīng)時(shí)間 是指注入電流后發(fā)光二極管起亮（上升）是指注入電流后發(fā)光二極管起亮（上升）或熄滅（衰減）的時(shí)間。或熄滅（衰減）的時(shí)間。 上升時(shí)間隨電流的增大近似地成指數(shù)減小。上升時(shí)間隨電流的增大近似地成指數(shù)減小。 v

3、（4）發(fā)光二極管的應(yīng)用）發(fā)光二極管的應(yīng)用數(shù)字、文字及圖像顯示數(shù)字、文字及圖像顯示指示、照明指示、照明光源光源光電開關(guān)、光電報(bào)警、光電遙控、光電耦合光電開關(guān)、光電報(bào)警、光電遙控、光電耦合 數(shù)碼管數(shù)碼管K1K2K3K4K5+VKabcdefg57點(diǎn)陣器件的點(diǎn)陣器件的基本顯示電路基本顯示電路2、 激光器激光器v激光器的結(jié)構(gòu)與原理激光器的結(jié)構(gòu)與原理v激光器的種類激光器的種類v激光器的特性參數(shù)激光器的特性參數(shù)v激光器在光電檢測方面激光器在光電檢測方面的應(yīng)用的應(yīng)用激光器的原理激光器的原理v受激輻射：激光是受激受激輻射：激光是受激輻射的光放大。輻射的光放大。v粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)v增益大于損耗增益大于損耗v

4、激光器由三部分組成：激光器由三部分組成：工作物質(zhì)，諧振腔和泵工作物質(zhì)，諧振腔和泵浦源。浦源。v激光具有：單色性，方激光具有：單色性，方向性，高亮度，相干性。向性，高亮度，相干性。泵浦源工作物質(zhì)激光器的特性參數(shù)激光器的特性參數(shù)v功率（平均峰值），能量功率（平均峰值），能量v波長，頻率，線寬波長，頻率，線寬v脈沖寬度，重復(fù)頻率脈沖寬度，重復(fù)頻率v光斑直徑，發(fā)散角，平方因子光斑直徑，發(fā)散角，平方因子v模式，波長可調(diào)諧性模式，波長可調(diào)諧性v穩(wěn)定性（波長頻率功率能量方穩(wěn)定性（波長頻率功率能量方向等），壽命，光電效率向等），壽命，光電效率激光器的類型激光器的類型v氣體、固體、半導(dǎo)體激光器氣體、固體、半導(dǎo)體

5、激光器v紫外、可見和紅外激光器紫外、可見和紅外激光器v連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)和脈沖激光器連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)和脈沖激光器v單頻、單模激光器單頻、單模激光器v可調(diào)諧激光器可調(diào)諧激光器v超短脈沖激光器超短脈沖激光器He-NeHe-Ne激光器的基本結(jié)構(gòu)形式激光器的基本結(jié)構(gòu)形式氣體激光器氣體激光器v光束質(zhì)量好，線寬窄，光束質(zhì)量好，線寬窄，相干性好，譜線豐富。相干性好，譜線豐富。v效率低，能耗高，壽效率低，能耗高，壽命較短，體積大。命較短，體積大。v原子（氦氖）激光原子（氦氖）激光器，離子（氬，氪，器，離子（氬，氪，金屬蒸汽）激光器，金屬蒸汽）激光器，分子（分子（COCO2 2,CO,CO,準(zhǔn)分準(zhǔn)分子子) )激光器。激光

6、器。固體激光器固體激光器v運(yùn)行方式多樣：連續(xù)，脈沖，調(diào)，運(yùn)行方式多樣：連續(xù)，脈沖，調(diào)，鎖模等，可以獲得高平均功率，高重鎖模等，可以獲得高平均功率，高重復(fù)率，高脈沖能量，高峰值功率激光；復(fù)率，高脈沖能量，高峰值功率激光；v主要在紅外波段工作，采用光學(xué)泵浦主要在紅外波段工作，采用光學(xué)泵浦方式；方式；v結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長，穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長，穩(wěn)定可靠；vNd：YAG，紅寶石，釹玻璃激光器。，紅寶石，釹玻璃激光器。固體激光晶體棒固體激光實(shí)驗(yàn)裝置微型固體激光器半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器v體積小，效率高，能耗低，壽命長，體積小，效率高，能耗低，壽命長，穩(wěn)定可靠；穩(wěn)定可靠；v線寬較寬，波長可調(diào)諧，能

7、產(chǎn)生超短線寬較寬，波長可調(diào)諧，能產(chǎn)生超短脈沖，直接高頻調(diào)制；脈沖，直接高頻調(diào)制；v可批量生產(chǎn)，單片集成；可批量生產(chǎn)，單片集成；v發(fā)散角大，溫度特性差，容易產(chǎn)生噪發(fā)散角大，溫度特性差，容易產(chǎn)生噪聲。聲。半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器白白 光激光器光激光器激光器在光電檢測中的應(yīng)用激光器在光電檢測中的應(yīng)用v激光測距，測長，測平面度等激光測距，測長，測平面度等v激光大氣污染檢測激光大氣污染檢測v激光檢測激光檢測v激光海洋探測激光海洋探測v激光制導(dǎo)激光制導(dǎo)v激光雷達(dá)激光雷達(dá)v激光干涉測量（探傷）激光干涉測量（探傷）v激光全息測量激光全息測量3.2.4 光電耦合器件光電耦合器件v類型：類型：光電耦合隔離器：在電

8、路之光電耦合隔離器：在電路之間傳遞信息，又能實(shí)現(xiàn)電路間間傳遞信息，又能實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。的電氣隔離和消除噪聲。光傳感器：用于檢測物體的位光傳感器：用于檢測物體的位置或物體有無的狀態(tài)。置或物體有無的狀態(tài)。v結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：發(fā)光器件：發(fā)光器件：LED，LD光接收器件：光電二極管三光接收器件：光電二極管三極管，光電池，光敏電阻。極管，光電池，光敏電阻。v定義：發(fā)光器件與光接收器件的組合器件（光耦合定義：發(fā)光器件與光接收器件的組合器件（光耦合器）。器）。電路符號(hào)電路符號(hào)1 工作原理和特點(diǎn)工作原理和特點(diǎn)發(fā)光管引線發(fā)光管引線（a a）黑色樹脂封裝）黑色樹脂封裝 發(fā)光管管芯發(fā)光管管芯光電管管芯光電

9、管管芯光電管引線光電管引線黑色樹脂黑色樹脂發(fā)光管引線發(fā)光管引線發(fā)光管管芯發(fā)光管管芯光電管引線光電管引線光電管管芯光電管管芯金屬殼金屬殼(b)(b)金屬殼封裝金屬殼封裝光電耦合繼電器光電耦合繼電器光電隔離器（傳感器）光電隔離器（傳感器）幾種不同封裝的光電耦合器件結(jié)構(gòu)幾種不同封裝的光電耦合器件結(jié)構(gòu)（a）對射式）對射式（b）反光式）反光式v2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：具有電隔離功能（電氣絕緣電阻達(dá)具有電隔離功能（電氣絕緣電阻達(dá)10101012歐歐姆，擊穿電壓高達(dá)姆，擊穿電壓高達(dá)100V25KV，耦合電容小到，耦合電容小到0.0001pF） ；信號(hào)傳輸單向（脈沖或直流），適用于模擬信號(hào)傳輸單向（脈沖或直流），適

10、用于模擬數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)；具有抗干擾和噪聲能力；具有抗干擾和噪聲能力；響應(yīng)速度快（微納秒，可傳輸信號(hào)頻率在直響應(yīng)速度快（微納秒，可傳輸信號(hào)頻率在直流流10兆赫茲之間），兆赫茲之間），體積小（體積?。?mm6mm），質(zhì)量輕，壽命長，抗），質(zhì)量輕，壽命長，抗震，使用方便，成本低，工作溫度范圍震，使用方便，成本低，工作溫度范圍-55100oC既具有耦合性又具有隔離性既具有耦合性又具有隔離性3、光電耦合器件的特性參數(shù)：光電耦合器件的特性參數(shù)：v（1）電流傳輸比）電流傳輸比在直流工作狀態(tài)下，將在直流工作狀態(tài)下，將光電耦合器件的集電極光電耦合器件的集電極電流電流Ic與發(fā)光二極管的與發(fā)光二極管的注入電流注

11、入電流IF之比，定義之比，定義為光電耦合器件的電流為光電耦合器件的電流傳輸比，用傳輸比，用表示。表示。在其中部取一工作點(diǎn)在其中部取一工作點(diǎn)Q：在傳輸小信號(hào)時(shí)，交流在傳輸小信號(hào)時(shí)，交流電流傳輸比電流傳輸比 ：Ic1Ic3Ic2IC/mAIF2IF3IF1QQ2Q1Q3IFIFIFOUC/V光電耦合器的輸出特性曲線光電耦合器的輸出特性曲線%100/FQCQQII/100%CFII 10302050406070020401006080120IF/mA/%IF與與的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線v（2）最高工作頻率）最高工作頻率fm光電耦合器件的頻率特性分別取決于發(fā)光器件光電耦合器件的頻率特性分別取決于發(fā)光器件與

12、光電接收器件的頻率特性。與光電接收器件的頻率特性。由發(fā)光二極管與光電二極管組成的光電耦合器由發(fā)光二極管與光電二極管組成的光電耦合器件的頻率響應(yīng)最高，其件的頻率響應(yīng)最高，其fm接近于接近于10MHzfm1fm3fm2f/MHz0.7071.0相對輸出相對輸出0RL1RL2RL3RL1RL2RL3光電耦合器件的頻率特性光電耦合器件的頻率特性 RFCiRF0EFUiRL UoCoEcRc光電耦合器件的頻率特性測量電路光電耦合器件的頻率特性測量電路4 光電耦合器件的抗干擾特性光電耦合器件的抗干擾特性v強(qiáng)有力的抑制尖脈沖及各種噪聲等的干擾，從而強(qiáng)有力的抑制尖脈沖及各種噪聲等的干擾，從而提高性噪比，原因：

13、提高性噪比，原因：光電耦合器的輸入阻抗很低，一般為光電耦合器的輸入阻抗很低，一般為101K，而干擾源的內(nèi)阻很大，一般為而干擾源的內(nèi)阻很大，一般為103106 ，按一，按一般分壓比的原理來計(jì)算，能夠饋送到光電耦合般分壓比的原理來計(jì)算，能夠饋送到光電耦合器件輸入端的干擾噪聲就變的很小了；器件輸入端的干擾噪聲就變的很小了；一般干擾噪聲源的內(nèi)阻很大，雖然能供給較大一般干擾噪聲源的內(nèi)阻很大，雖然能供給較大的干擾電壓，但可供的能量很小，只能形成微的干擾電壓，但可供的能量很小，只能形成微弱的電流。而光電耦合器件輸入端的發(fā)光二極弱的電流。而光電耦合器件輸入端的發(fā)光二極管只有在通過一定的電流時(shí)才能發(fā)光，因此，管

14、只有在通過一定的電流時(shí)才能發(fā)光，因此，即使電壓幅值很高的干擾，由于沒有足夠的能即使電壓幅值很高的干擾，由于沒有足夠的能量，也不能使發(fā)光二極管發(fā)光；量，也不能使發(fā)光二極管發(fā)光；光電耦合器件的輸入光電耦合器件的輸入/輸出端是用光耦合的，輸出端是用光耦合的，且這種耦合又在一個(gè)密封管殼內(nèi)進(jìn)行的，因且這種耦合又在一個(gè)密封管殼內(nèi)進(jìn)行的，因而不會(huì)受到外界光的干擾；而不會(huì)受到外界光的干擾；光電耦合器件的輸入光電耦合器件的輸入/輸出間的寄生電容很小輸出間的寄生電容很?。?.52pF），絕緣電阻又非常大（），絕緣電阻又非常大（10111013 ），因而輸出系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾噪聲很難），因而輸出系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾噪聲很

15、難通過光電耦合器件反饋到輸入系統(tǒng)中。通過光電耦合器件反饋到輸入系統(tǒng)中。5、 光電耦合器件的應(yīng)用光電耦合器件的應(yīng)用v在代替脈沖變壓器耦合信號(hào)時(shí)，可以耦合從零在代替脈沖變壓器耦合信號(hào)時(shí)，可以耦合從零到幾兆赫茲的信號(hào)，失真??；到幾兆赫茲的信號(hào)，失真??；v代替繼電器使用，且能克服繼電器在斷電時(shí)反代替繼電器使用，且能克服繼電器在斷電時(shí)反電動(dòng)勢產(chǎn)生的沖擊電流的泄放干擾及在大振動(dòng)、電動(dòng)勢產(chǎn)生的沖擊電流的泄放干擾及在大振動(dòng)、大沖擊下觸點(diǎn)抖動(dòng)等不可靠的問題；大沖擊下觸點(diǎn)抖動(dòng)等不可靠的問題；v把不同電位的兩組電路互連，完成電平匹配和把不同電位的兩組電路互連，完成電平匹配和電平轉(zhuǎn)移等功能；電平轉(zhuǎn)移等功能；v抗干擾能

16、力強(qiáng)，在長線傳輸中作為終端負(fù)載時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，在長線傳輸中作為終端負(fù)載時(shí)，可大大提高信息在傳輸中的信噪比可大大提高信息在傳輸中的信噪比v作為計(jì)算機(jī)主機(jī)與輸入輸出端的接口，大大作為計(jì)算機(jī)主機(jī)與輸入輸出端的接口，大大提高計(jì)算機(jī)的可靠性；提高計(jì)算機(jī)的可靠性；v作光電開關(guān)用時(shí)，具有三極管開關(guān)不可比擬的作光電開關(guān)用時(shí)，具有三極管開關(guān)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)；v在穩(wěn)壓電源中作為過流保護(hù)器件，使保護(hù)電路在穩(wěn)壓電源中作為過流保護(hù)器件，使保護(hù)電路簡單可靠。簡單可靠。RVD2Ui2V2RVD1Ui1V1+EU0=Ui1Ui2光電耦合器件構(gòu)成的與門電路光電耦合器件構(gòu)成的與門電路3.2.5光電位置敏感器件（光電位置敏感

17、器件（PSD）vPSDPSD用于測量光斑的位置或位用于測量光斑的位置或位置的移動(dòng)量置的移動(dòng)量v右圖為一維右圖為一維PSDPSD結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)構(gòu)示意圖，光束入射光敏層光束入射光敏層, ,在入射位置在入射位置產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號(hào)產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號(hào)電荷電荷, ,該電荷形成的光電流該電荷形成的光電流(I(I1 ,1 , I I2 2) )由信號(hào)電極由信號(hào)電極1 1和和2 2輸出，輸出，為公共電極為公共電極vX X: : 位置信號(hào)位置信號(hào)I I0 0 = I = I1 1 + I+ I2 2 202ALxIILLxLIIA2012121AIIxLII層i 層層L光LxAI1I2I0A0二維

18、二維PSD的工作原理的工作原理x,yY1Y2X3X4Ubb(N)3.2.6 光熱輻射檢測器件光熱輻射檢測器件 v工作原理：工作原理：基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)而制成的基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)而制成的將入射到器件的將入射到器件的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能輻射能轉(zhuǎn)換成熱能（入射輻射（入射輻射引起升溫階段），然后將引起升溫階段），然后將熱能轉(zhuǎn)換成電能熱能轉(zhuǎn)換成電能（各（各種電信號(hào)的輸出）種電信號(hào)的輸出）v特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作時(shí)不需要制冷，光譜響應(yīng)無波長選擇；工作時(shí)不需要制冷，光譜響應(yīng)無波長選擇；熱時(shí)間常數(shù)一般為毫秒至秒的數(shù)量級(jí)，與器件熱時(shí)間常數(shù)一般為毫秒至秒的數(shù)量級(jí)，與器件的大小、形狀和顏色等參數(shù)有

19、關(guān)；的大小、形狀和顏色等參數(shù)有關(guān)；吸收交變輻射能所引起的溫升與吸收系數(shù)成正吸收交變輻射能所引起的溫升與吸收系數(shù)成正比，因此，所有的熱敏器件都被涂黑；另外，比，因此，所有的熱敏器件都被涂黑；另外，還與工作頻率還與工作頻率f有關(guān)，有關(guān)，f 增高，溫升下降增高，溫升下降1、熱敏電阻、熱敏電阻v大部分半導(dǎo)體熱敏電阻由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)大部分半導(dǎo)體熱敏電阻由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。高溫?zé)Y(jié)而成。v工作原理：工作原理：吸入輻射后引起溫升從而使電阻改變，導(dǎo)致負(fù)載電阻兩吸入輻射后引起溫升從而使電阻改變，導(dǎo)致負(fù)載電阻兩端電壓的變化，并給出電信號(hào)。端電壓的變化，并給出電信號(hào)。v特點(diǎn)特點(diǎn)

20、（與一般金屬電阻比較）（與一般金屬電阻比較）溫度系數(shù)大，靈敏度高，比一般金屬電阻大溫度系數(shù)大，靈敏度高，比一般金屬電阻大10-100倍；倍；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以測量近似幾何點(diǎn)的溫度；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以測量近似幾何點(diǎn)的溫度；電阻率高，熱慣性小，適宜做動(dòng)態(tài)測量；電阻率高，熱慣性小，適宜做動(dòng)態(tài)測量；阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性，溫度升高時(shí)，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性，溫度升高時(shí)，其電阻值下降，同時(shí)靈敏度也下降；值下降，同時(shí)靈敏度也下降；無選擇的吸收各種波長的輻射；無選擇的吸收各種波長的輻射；不足之處是穩(wěn)定性和互換性較差。不足之處是穩(wěn)定性和互換性較差。半導(dǎo)體對光的吸收半導(dǎo)體對光的吸收本征

21、和雜質(zhì)吸收本征和雜質(zhì)吸收產(chǎn)生光生載子產(chǎn)生光生載子晶格吸收、自由電子吸收晶格吸收、自由電子吸收不產(chǎn)生光生載子不產(chǎn)生光生載子光電導(dǎo)率變化，光電導(dǎo)率變化，伴隨少量的熱伴隨少量的熱能產(chǎn)生能產(chǎn)生熱能產(chǎn)生，溫?zé)崮墚a(chǎn)生，溫升造成電阻值升造成電阻值變化變化光敏電阻光敏電阻熱敏電阻熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和金屬材料溫度特負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和金屬材料溫度特 性比較性比較熱敏電阻的電阻與溫度熱敏電阻的電阻與溫度關(guān)系為：關(guān)系為： TDCeATTRA，C，D為與材料有關(guān)的常數(shù)。為與材料有關(guān)的常數(shù)。電阻隨溫度的變化規(guī)律為：電阻隨溫度的變化規(guī)律為：RTRT對負(fù)溫度系數(shù)材料：對負(fù)溫度系數(shù)材料：0T半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料白金材

22、料白金材料熱敏電阻的基本結(jié)構(gòu)熱敏電阻的基本結(jié)構(gòu)電極引線電極引線黏合劑黏合劑發(fā)黑材料發(fā)黑材料熱敏元件熱敏元件襯底襯底導(dǎo)熱基體導(dǎo)熱基體熱敏電阻應(yīng)用范圍熱敏電阻應(yīng)用范圍v家用電器（如空調(diào)機(jī)、微波爐、電風(fēng)扇、電取暖爐家用電器（如空調(diào)機(jī)、微波爐、電風(fēng)扇、電取暖爐等）的溫度控制與溫度檢測等）的溫度控制與溫度檢測 v辦公自動(dòng)化設(shè)備（如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等）的溫度檢辦公自動(dòng)化設(shè)備（如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等）的溫度檢測或溫度補(bǔ)償。測或溫度補(bǔ)償。 v工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、氣象、食品加工設(shè)備的溫度控工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、氣象、食品加工設(shè)備的溫度控制與檢驗(yàn)。制與檢驗(yàn)。v 儀表線圈、集成電路、石英晶體振蕩器和熱電偶儀表線圈、集成電路、石

23、英晶體振蕩器和熱電偶的溫度補(bǔ)償。的溫度補(bǔ)償。v熱敏電阻特點(diǎn)熱敏電阻特點(diǎn) 穩(wěn)定性好、可靠性高。穩(wěn)定性好、可靠性高。 阻值范圍寬：阻值范圍寬：0.10.11000K 1000K 阻值精度高阻值精度高 。2、熱電偶檢測器、熱電偶檢測器v是一種古老的紅外檢測器件，在光譜、光度檢測是一種古老的紅外檢測器件，在光譜、光度檢測器中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在高、低溫的溫度檢器中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在高、低溫的溫度檢測領(lǐng)域的應(yīng)用是其他檢測器件無法取代的。測領(lǐng)域的應(yīng)用是其他檢測器件無法取代的。v熱電偶工作原理：熱電偶工作原理：利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢效應(yīng)來檢測入射輻射的利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢效應(yīng)來檢測入射輻射的。AB冷

24、端冷端TII熱端熱端T+T溫差熱電偶溫差熱電偶=E/RJ2J1BAT+TGI 輻射熱電偶輻射熱電偶TPRLIT-+NT+T半導(dǎo)體輻射熱半導(dǎo)體輻射熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖電偶結(jié)構(gòu)示意圖涂黑金涂黑金箔箔熱電偶是溫度測量中應(yīng)用最普遍的測溫器件，熱電偶是溫度測量中應(yīng)用最普遍的測溫器件，它的特點(diǎn)是測溫范圍寬，性能穩(wěn)定，有足夠的它的特點(diǎn)是測溫范圍寬，性能穩(wěn)定，有足夠的測量精度，能夠滿足工業(yè)過程溫度測量的需要；測量精度，能夠滿足工業(yè)過程溫度測量的需要；結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；輸出為電信號(hào)，可以結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；輸出為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，便于集中檢測和自動(dòng)控制。遠(yuǎn)傳，便于集中檢測和自動(dòng)控制。適合高低溫環(huán)境溫度測量。如

25、：在陶瓷生產(chǎn)中適合高低溫環(huán)境溫度測量。如：在陶瓷生產(chǎn)中熱電偶是熱工監(jiān)測與測試的計(jì)量工具。熱電偶是熱工監(jiān)測與測試的計(jì)量工具。熱電堆工作原理熱電堆工作原理 為了減小熱電偶的響應(yīng)時(shí)間，提高靈敏度，常為了減小熱電偶的響應(yīng)時(shí)間，提高靈敏度，常把輻射接收面分為若干塊，每塊都接一個(gè)熱電偶，把輻射接收面分為若干塊，每塊都接一個(gè)熱電偶，并把它們串聯(lián)起來構(gòu)成熱電堆。并把它們串聯(lián)起來構(gòu)成熱電堆。熱電堆的靈敏度熱電堆的靈敏度SV=NS，N為為熱電偶對數(shù)，熱電偶對數(shù)，S為熱電偶的靈為熱電偶的靈敏度。敏度。熱電堆的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)熱電堆的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)W=CR，C為熱電堆的熱容率，為熱電堆的熱容率，R為熱為熱電堆的熱阻抗，由導(dǎo)

26、熱通路長電堆的熱阻抗，由導(dǎo)熱通路長和熱電堆以及膜片的剖面面積和熱電堆以及膜片的剖面面積比決定。比決定。光光熱端熱端冷冷端端涂黑金箔涂黑金箔mVRL3、熱釋電器件、熱釋電器件v是一種利用熱釋電效應(yīng)制成的熱檢測器件是一種利用熱釋電效應(yīng)制成的熱檢測器件v特點(diǎn)特點(diǎn)：具有較寬的頻率響應(yīng)，接近兆赫茲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過具有較寬的頻率響應(yīng)，接近兆赫茲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他熱檢測器的工作頻率；其他熱檢測器的工作頻率；檢測率高；檢測率高；可以有大面積均勻的敏感面，工作時(shí)可不接偏可以有大面積均勻的敏感面，工作時(shí)可不接偏置電壓；置電壓；與熱敏電阻相比，受環(huán)境溫度影響更?。慌c熱敏電阻相比，受環(huán)境溫度影響更小；強(qiáng)度和可靠性好，制造較容易

27、；強(qiáng)度和可靠性好，制造較容易；只有在交變輻射的作用下才會(huì)有信號(hào)輸出。只有在交變輻射的作用下才會(huì)有信號(hào)輸出。v工作原理：工作原理： 鐵電體的自發(fā)極鐵電體的自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系如化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系如圖圖,當(dāng)溫度升高到一定當(dāng)溫度升高到一定值，自發(fā)極化突然消失，值，自發(fā)極化突然消失，這個(gè)溫度常稱為這個(gè)溫度常稱為“居里居里溫度溫度”或或“居里點(diǎn)居里點(diǎn)”。 在居里點(diǎn)以下，在居里點(diǎn)以下，極化強(qiáng)度極化強(qiáng)度Ps是溫度是溫度t的的函數(shù)，利用這一關(guān)系制函數(shù)，利用這一關(guān)系制造的熱敏檢測器稱為造的熱敏檢測器稱為熱熱釋電器件釋電器件。2040602410080168t/oCP/(Cm-2)自發(fā)極化隨溫度變化關(guān)系自發(fā)極化隨溫度變化關(guān)系3.2.7 各種光電檢測器件的性能比較各種光電檢測器件的性能比較v1 接收光電信號(hào)的方式：接收光電信號(hào)的方式：光信號(hào)的有無（此時(shí)需考慮靈敏度）光信號(hào)的有無（此時(shí)需考慮靈敏度）光信號(hào)按一定頻率交替變化（信號(hào)的輸光信號(hào)按一定頻率交替變化（信號(hào)的輸入頻率小于器件的上限截至頻率）入頻率小于器件的