半導體傳感器2014-2

1、 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的光光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的光傳感器，它是把傳感器，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。光電傳感器一般由光源、。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成，這里我們主要考光學通路和光電元件三部分組成，這里我們主要考慮光電元件部分。慮光電元件部分。 常見的半導體光電傳感器有光敏電阻、光電池、常見的半導體光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等器件。光敏二極管、光敏三極管等器件。第二章第二章 半導體光電傳感器半導體光電傳感器 光電傳感器的物理基礎(chǔ)是光

2、電效應光電傳感器的物理基礎(chǔ)是光電效應，是指物體是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量，從吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量，從而產(chǎn)生的電效應。而產(chǎn)生的電效應。 如果把光看做波群，則波群的能量如果把光看做波群，則波群的能量E和頻率和頻率之之間的關(guān)系為：間的關(guān)系為：不同顏色的光子因其光波頻率不同而能量不同，頻不同顏色的光子因其光波頻率不同而能量不同，頻率越高，光子能量越大。率越高，光子能量越大。 光照射在物體上，一系列能量為光照射在物體上，一系列能量為E的光子被電的光子被電子吸收產(chǎn)生光電效應。子吸收產(chǎn)生光電效應。光電效應分為兩大類：外光光電效應分為兩大類：外光電效應和內(nèi)光電效應。電

3、效應和內(nèi)光電效應。2.1 2.1 光電傳感器的物理效應光電傳感器的物理效應hE （h為普朗克常數(shù)）為普朗克常數(shù)）一、外光電效應一、外光電效應 在光線的作用下，物體表面電子吸收光子的能在光線的作用下，物體表面電子吸收光子的能量，逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應量，逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應。向外發(fā)。向外發(fā)射的電子叫做光電子，基于外光電效應的光電器件射的電子叫做光電子，基于外光電效應的光電器件有光電管、光電倍增管等。有光電管、光電倍增管等。 外光電效應要求入射光子的能量外光電效應要求入射光子的能量hW（電子（電子的逸出功），所以利用外光電效應制作的光電器件，的逸出功），所以利用外光電效應制作

4、的光電器件，對入射光都有一個確定的頻率限，稱為對入射光都有一個確定的頻率限，稱為“紅限紅限”。相應的入射光波長相應的入射光波長k為：為：Whck式中式中 c光速：光速： W逸出功。逸出功。光電管光電管 光電管結(jié)構(gòu)如圖光電管結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，在一個真空泡內(nèi)裝所示，在一個真空泡內(nèi)裝有兩個電極：光電陰極有兩個電極：光電陰極K和光電陽極和光電陽極A。陰極通常。陰極通常用逸出功用逸出功W小的光敏材料（如銫）涂覆在玻璃泡內(nèi)小的光敏材料（如銫）涂覆在玻璃泡內(nèi)壁上做成，感光面對準光的照射孔。壁上做成，感光面對準光的照射孔。圖圖2.1 光電管的結(jié)構(gòu)示意圖光電管的結(jié)構(gòu)示意圖圖圖2.2 光電管測量電路光電管測量電

5、路 陽極電位高于陰極，光照下從陰極表面逸出的陽極電位高于陰極，光照下從陰極表面逸出的電子達到陽極形成光電流。光強越大，光電流也越電子達到陽極形成光電流。光強越大，光電流也越大，在圖大，在圖2.2的測量電路中，電流和電阻上的電壓的測量電路中，電流和電阻上的電壓及光強成函數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。及光強成函數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 陰極材料不同的光電管適用于不同的光譜范陰極材料不同的光電管適用于不同的光譜范圍，且對不同頻率的入射光的靈敏度不相同，所以圍，且對不同頻率的入射光的靈敏度不相同，所以我們需要根據(jù)檢測對象時紫外光、可見光還是紅外我們需要根據(jù)檢測對象時紫外光、可見光還是紅外光來選擇陰極材料不同的光

6、電管，以獲得滿意的靈光來選擇陰極材料不同的光電管，以獲得滿意的靈敏度。敏度。光電倍增管光電倍增管 為了提高光電感的靈敏度，研制了具有電流放為了提高光電感的靈敏度，研制了具有電流放大能力的光電倍增管，結(jié)構(gòu)如大能力的光電倍增管，結(jié)構(gòu)如圖圖2.3所示。在陽極所示。在陽極和陰極之間有若干倍增極，相鄰電極之間保持電位和陰極之間有若干倍增極，相鄰電極之間保持電位差。陰極電位最低，陽極電位最高。差。陰極電位最低，陽極電位最高。 光電子在倍增電極之間被加速，轟擊倍增電極光電子在倍增電極之間被加速，轟擊倍增電極時，引起二次電子發(fā)射，一個光電子產(chǎn)生多個二次時，引起二次電子發(fā)射，一個光電子產(chǎn)生多個二次電子；再被加速

7、，繼續(xù)轟擊產(chǎn)生新電子電子；再被加速，繼續(xù)轟擊產(chǎn)生新電子于是，于是，電子數(shù)量迅速增加，最后達到陽極時，形成很大的電子數(shù)量迅速增加，最后達到陽極時，形成很大的陽極電流，所以光電倍增管有極高的靈敏度。在輸陽極電流，所以光電倍增管有極高的靈敏度。在輸出電流小于出電流小于1mA的情況下，它的光電特性在很寬的的情況下，它的光電特性在很寬的范圍內(nèi)有良好的線性，適用于微光測量。范圍內(nèi)有良好的線性，適用于微光測量。圖圖2.3 光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖 入射光引起材料內(nèi)部產(chǎn)生新的電子或空穴，這入射光引起材料內(nèi)部產(chǎn)生新的電子或空穴，這些新載流子使材料的電學性質(zhì)發(fā)生變化，稱之為內(nèi)些新載流子使材料的電學

8、性質(zhì)發(fā)生變化，稱之為內(nèi)光電效應光電效應。半導體光傳感器多基于內(nèi)光電效應半導體光傳感器多基于內(nèi)光電效應，根，根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應又分為據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應又分為光電導效應光電導效應和和光生伏特效應光生伏特效應兩類。兩類。1.光電導效應光電導效應 其特點為入射光能改變材料電導率其特點為入射光能改變材料電導率?；诠怆??；诠怆妼陌雽w光傳感器以導效應的半導體光傳感器以光敏電阻為代表光敏電阻為代表，在光，在光線的作用下，光敏電阻的阻值變小。線的作用下，光敏電阻的阻值變小。 附加電導率公式：附加電導率公式：二、內(nèi)光電效應二、內(nèi)光電效應pnpqnq2.光生伏特效應光生伏特效應 在

9、內(nèi)部存在勢壘的材料中，入射光子在勢壘區(qū)在內(nèi)部存在勢壘的材料中，入射光子在勢壘區(qū)產(chǎn)生電子產(chǎn)生電子-空穴對，光生電子和空穴在內(nèi)建電場的作空穴對，光生電子和空穴在內(nèi)建電場的作用下向相反的方向移動，從而產(chǎn)生感應電勢，形成用下向相反的方向移動，從而產(chǎn)生感應電勢，形成光電流，這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應。光電流，這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應。 基于該效應的光電器件有半導體光敏二極管、基于該效應的光電器件有半導體光敏二極管、三極管、光電池等。三極管、光電池等。 光電導效應型光傳感器的典型代表為光電導效應型光傳感器的典型代表為光敏電光敏電阻。光敏電阻為純電阻元件，阻。光敏電阻為純電阻元件，其阻值隨光照增強其阻值隨光照

10、增強而減小。而減小。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體，比如硫化鎘硫化物、硒化物和碲化物等半導體，比如硫化鎘光敏電阻、硒化銦光敏電阻等。光敏電阻、硒化銦光敏電阻等。 該類光電傳感器的優(yōu)點是靈敏度高，光譜響該類光電傳感器的優(yōu)點是靈敏度高，光譜響應范圍寬，體積小、重量輕、機械強度高，耐沖應范圍寬，體積小、重量輕、機械強度高，耐沖擊、耐振動、壽命長等；但不足之處是需要外部擊、耐振動、壽命長等；但不足之處是需要外部電源，有電流時會發(fā)熱，必須考慮耗散功率的問電源，有電流時會發(fā)熱，必須考慮耗散功率的問題。題。 2.2 2.2 光電導效應型光電

11、傳感器光電導效應型光電傳感器一、光敏電阻的工作原理一、光敏電阻的工作原理 工作原理：工作原理：當光照射到光敏電阻上時，若發(fā)生當光照射到光敏電阻上時，若發(fā)生光電導效應，則導帶電子和價帶空穴數(shù)目增加，使光電導效應，則導帶電子和價帶空穴數(shù)目增加，使光敏材料的電阻率變小。光照越強，阻值越低?？晒饷舨牧系碾娮杪首冃?。光照越強，阻值越低。可以通過阻值的變化情況來檢測光照情況。以通過阻值的變化情況來檢測光照情況。 為實現(xiàn)光電導效應，對入射光的能量有一定要為實現(xiàn)光電導效應，對入射光的能量有一定要求。比如對本征光敏電阻，要求入射光波長求。比如對本征光敏電阻，要求入射光波長cc：式中式中EgEg為光敏材料的禁帶寬

12、度（為光敏材料的禁帶寬度（eVeV）。所以，這樣）。所以，這樣的光敏電阻檢測時有長波限的光敏電阻檢測時有長波限C C。gE24. 1c 以以CdS光敏電阻為例，其結(jié)構(gòu)如圖光敏電阻為例，其結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。管所示。管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個歐姆接觸電極芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個歐姆接觸電極的光電導體。的光電導體。A圖圖2.4 金屬封裝的硫化鎘光敏電阻金屬封裝的硫化鎘光敏電阻結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖光導電材料絕緣襯底引線電極引線光電導體由于光電導效應大由于光電導效應大多發(fā)生在接受光照多發(fā)生在接受光照的表面層，所以光的表面層，所以光電導體一般都電導體一般都做成做成薄層薄層。為了獲得高。為了獲得高

13、的靈敏度，光敏電的靈敏度，光敏電阻的阻的電極一般采用電極一般采用梳狀圖案梳狀圖案。二、光敏電阻的結(jié)構(gòu)二、光敏電阻的結(jié)構(gòu)1-光敏電阻薄膜光敏電阻薄膜; 2-玻璃窗口玻璃窗口; 3-金屬外殼金屬外殼; 4-電極電極;5-陶瓷基座陶瓷基座; 6-黑色絕緣玻璃黑色絕緣玻璃; 7-電阻引線。電阻引線。RG1234567(a)結(jié)構(gòu) (b)電極 (c)符號它是在一定的掩模下向光敏材料薄膜上蒸鍍金或它是在一定的掩模下向光敏材料薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。這種梳狀電極，由于在間距很銦等金屬形成的。這種梳狀電極，由于在間距很近的電極之間有可能采用大的靈敏面積，所以提近的電極之間有可能采用大的靈敏面積，所以提高了

14、光敏電阻的靈敏度。圖（高了光敏電阻的靈敏度。圖（c）是光敏電阻的符）是光敏電阻的符號。號。 圖圖2.5 CdS光敏電阻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號光敏電阻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號三、光敏電阻的特性三、光敏電阻的特性暗電阻和亮電阻；暗電流、亮電流和光電流暗電阻和亮電阻；暗電流、亮電流和光電流 光敏電阻在室溫和全暗條件下測得的穩(wěn)定電阻值光敏電阻在室溫和全暗條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為稱為暗電阻暗電阻或暗阻。此時流過的電流稱為或暗阻。此時流過的電流稱為暗電流暗電流。 光敏電阻在室溫和一定光照條件下測得的穩(wěn)定電光敏電阻在室溫和一定光照條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為阻值稱為亮電阻亮電阻或亮阻，此時流過的電流稱為或亮阻，此時流過的

15、電流稱為亮電流亮電流。 亮電流與暗電流之差稱為亮電流與暗電流之差稱為光電流光電流。 光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。也就是說，好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高敏電阻的靈敏度越高。 實用的光敏電阻的暗電阻往往在實用的光敏電阻的暗電阻往往在M以上，而亮以上，而亮電阻則在幾電阻則在幾k以下，暗電阻與亮電阻之比在以下，暗電阻與亮電阻之比在102106之間，可見光敏電阻的靈敏度很高。之間，可見光敏電阻的靈敏度很高。 光照特性光照特性 圖圖2.6表示表示CdS光敏電阻的光照特性，即光電流

16、光敏電阻的光照特性，即光電流和光照度之間的關(guān)系。光敏電阻的和光照度之間的關(guān)系。光敏電阻的光照特性曲線呈光照特性曲線呈非線性非線性，因此不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻，因此不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處，常在自動控制系統(tǒng)中用作的不足之處，常在自動控制系統(tǒng)中用作光電開關(guān)光電開關(guān)。012345I/mA L/lx10002000圖圖2.6 CdS光敏電阻的光照特性光敏電阻的光照特性光譜特性光譜特性 光敏電阻對波長不同的單色光的響應靈敏度不光敏電阻對波長不同的單色光的響應靈敏度不同，其光譜特性與光敏電阻的材料（比如材料的禁同，其光譜特性與光敏電阻的材料（比如材料的禁帶寬度、摻雜情況）有關(guān)。

17、從圖中可知，硫化鉛光帶寬度、摻雜情況）有關(guān)。從圖中可知，硫化鉛光敏電阻在較寬的光譜范圍內(nèi)均有較高的靈敏度，峰敏電阻在較寬的光譜范圍內(nèi)均有較高的靈敏度，峰值在紅外區(qū)域；硫化鎘、硒化鎘的峰值在可見光區(qū)值在紅外區(qū)域；硫化鎘、硒化鎘的峰值在可見光區(qū)域。域。204060801004080120160200240/m312相對靈敏度1硫化鎘硫化鎘2硒化鎘硒化鎘3硫化鉛硫化鉛 圖圖2.7 CdS光敏電阻的光譜特性光敏電阻的光譜特性如何調(diào)整峰值位置？如何調(diào)整峰值位置？伏安特性伏安特性 在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。如圖流之間的關(guān)系稱為

18、伏安特性。如圖2.8所示，光敏電所示，光敏電阻的阻的伏安特性近似成直線，而且無飽和現(xiàn)象伏安特性近似成直線，而且無飽和現(xiàn)象。實際使用中，實際使用中，受耗散功率受耗散功率的限制的限制，光敏電阻兩端的，光敏電阻兩端的電壓不能超過最高工作電電壓不能超過最高工作電壓，圖中虛線為允許的功壓，圖中虛線為允許的功耗曲線，由此可以確定正耗曲線，由此可以確定正常工作電壓。常工作電壓。圖圖2.8 CdS光敏電阻的伏安特性光敏電阻的伏安特性頻率特性頻率特性 用脈沖光照射時，光電流要經(jīng)過一段時間才能用脈沖光照射時，光電流要經(jīng)過一段時間才能達到穩(wěn)定值，而在停止光照后，光電流也不立刻為達到穩(wěn)定值，而在停止光照后，光電流也不

19、立刻為零，這就是光敏電阻的零，這就是光敏電阻的時延特性（弛豫特性）。時延特性（弛豫特性）。20406080100I / %f / Hz010102103104由于不同材料的光敏電阻由于不同材料的光敏電阻頻率特性不同，但頻率特性不同，但隨著頻隨著頻率增大靈敏度會下降率增大靈敏度會下降，如，如圖圖2.9所示。所示。硫化鉛硫化鉛的使的使用頻率比用頻率比硫化鉈硫化鉈高得多，高得多，但但多數(shù)多數(shù)光敏電阻的光敏電阻的時延都時延都比較大，所以，它不能用比較大，所以，它不能用在要求快速響應的場合在要求快速響應的場合。硫化鉛硫化鉈圖圖2.9 光敏電阻的頻率特性光敏電阻的頻率特性 在階躍脈沖光照射下，光敏電阻的光

20、電流要經(jīng)在階躍脈沖光照射下，光敏電阻的光電流要經(jīng)歷一段時間才達到最大飽和值；光照停止后，光電歷一段時間才達到最大飽和值；光照停止后，光電流也要經(jīng)歷一段時間才下降到零，這稱為光電導的流也要經(jīng)歷一段時間才下降到零，這稱為光電導的馳豫現(xiàn)象，通常用響應時間來描述，響應時間又包馳豫現(xiàn)象，通常用響應時間來描述，響應時間又包括括上升時間上升時間tr（從光照到光敏電阻的時刻開始，到（從光照到光敏電阻的時刻開始，到光電流達到穩(wěn)定值的光電流達到穩(wěn)定值的63%為止所經(jīng)歷的時間）和衰為止所經(jīng)歷的時間）和衰減時間減時間tf（從撤去光照時刻到光電流衰減到穩(wěn)定值（從撤去光照時刻到光電流衰減到穩(wěn)定值的的37%為止所經(jīng)歷的時間

21、）。為止所經(jīng)歷的時間）。 影響光敏電阻響應特性的因素有很多，例如對影響光敏電阻響應特性的因素有很多，例如對CdS光敏電阻：光敏電阻：在暗處放置的時間越長，其響應在暗處放置的時間越長，其響應時間也相應延長；光照的越強，響應時間越短；時間也相應延長；光照的越強，響應時間越短；增大負載電阻，光電流的上升時間縮短，衰減時增大負載電阻，光電流的上升時間縮短，衰減時間延長。間延長。穩(wěn)定性穩(wěn)定性 圖圖2.10中曲線中曲線1、2分別表示兩種型號分別表示兩種型號CdS光敏電光敏電阻的穩(wěn)定性。初制成的光敏電阻，由于體內(nèi)機構(gòu)工阻的穩(wěn)定性。初制成的光敏電阻，由于體內(nèi)機構(gòu)工作不穩(wěn)定以及電阻體與其介質(zhì)的作用還沒有達到平作

22、不穩(wěn)定以及電阻體與其介質(zhì)的作用還沒有達到平衡，所以性能是不夠穩(wěn)定的。但在衡，所以性能是不夠穩(wěn)定的。但在人為地加溫、光人為地加溫、光照及加負載情況下，經(jīng)一至二周的老化，可使其性照及加負載情況下，經(jīng)一至二周的老化，可使其性能穩(wěn)定。能穩(wěn)定。I / %408012016021T/h0400 800 1200 1600光敏電阻的使用壽命在密封光敏電阻的使用壽命在密封良好、使用合理的情況下，良好、使用合理的情況下，幾乎是無限長的。幾乎是無限長的。 圖圖2.10 CdS光敏電阻的穩(wěn)定性光敏電阻的穩(wěn)定性溫度特性溫度特性 光敏電阻的性能光敏電阻的性能( (靈敏度、暗電阻靈敏度、暗電阻) )受溫度的影受溫度的影響

23、較大。響較大。隨著溫度的升高，其暗電阻和靈敏度下降，隨著溫度的升高，其暗電阻和靈敏度下降，光譜特性曲線的峰值向波長短的方向移動。光譜特性曲線的峰值向波長短的方向移動。硫化鎘硫化鎘的光譜溫度特性如圖的光譜溫度特性如圖2.2.1111所示。有時為了提高靈敏所示。有時為了提高靈敏度，或為了能夠接收較長波段的輻射，將元件降溫度，或為了能夠接收較長波段的輻射，將元件降溫使用。使用。2040608010001.02.03.04.0/mI/mA+20 C-20 C圖圖2.11 CdS光敏電阻的光譜溫度特性光敏電阻的光譜溫度特性2.32.3 光生伏特效應型光電傳感器光生伏特效應型光電傳感器 工作原理：工作原理

24、：光生伏特效應是在光線作用下，使光生伏特效應是在光線作用下，使敏感結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定方向的電動勢，或產(chǎn)生光電流的敏感結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定方向的電動勢，或產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光生電動勢和光電流的大小與光照強度密切現(xiàn)象。光生電動勢和光電流的大小與光照強度密切相關(guān)。相關(guān)。 利用光生伏特效應制作的半導體光電傳感器利用光生伏特效應制作的半導體光電傳感器有半導體光電池、光敏二極管、光敏三極管。有半導體光電池、光敏二極管、光敏三極管。 2.3.1 半導體光電池半導體光電池 應用最廣泛的半導體光電池是硅光電池，因為應用最廣泛的半導體光電池是硅光電池，因為它有性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、轉(zhuǎn)換效它有性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻

25、率特性好、轉(zhuǎn)換效率高、耐高溫輻射等優(yōu)點。此外，還有鍺光電池、率高、耐高溫輻射等優(yōu)點。此外，還有鍺光電池、砷化鎵光電池等。以下著重介紹硅光電池。砷化鎵光電池等。以下著重介紹硅光電池。 一、光電池的結(jié)構(gòu)一、光電池的結(jié)構(gòu) 在在N型硅片上用擴散的方法形成型硅片上用擴散的方法形成P型區(qū)域得到型區(qū)域得到一個大面積的一個大面積的PN結(jié)。當光照射在結(jié)。當光照射在PN結(jié)上產(chǎn)生光生結(jié)上產(chǎn)生光生伏特效應時，伏特效應時，P區(qū)和區(qū)和N區(qū)之間形成光生電動勢。用區(qū)之間形成光生電動勢。用導線連接兩個區(qū)，電路中有光電流流過。導線連接兩個區(qū)，電路中有光電流流過。 圖圖2.12 光電池的結(jié)構(gòu)及電路符號光電池的結(jié)構(gòu)及電路符號1.結(jié)構(gòu)

26、示意圖結(jié)構(gòu)示意圖2.電路符號電路符號二、光電池的特性二、光電池的特性 1.光譜特性光譜特性 圖圖2.13 光電池的光譜特性光電池的光譜特性 1-硅光電池硅光電池 2-硒光電池硒光電池 光電池對不同波長的光，其靈敏度是不同的光電池對不同波長的光，其靈敏度是不同的。圖圖2.13是硅光電池和硒光電池的光譜特性曲線。可是硅光電池和硒光電池的光譜特性曲線?？梢?，硅光電池的適用范圍寬，對應的入射光波長可見，硅光電池的適用范圍寬，對應的入射光波長可在在0.451.1m之間，而硒光電池只能在之間，而硒光電池只能在0.340.57 m波長范圍，它適用于可見光檢測。波長范圍，它適用于可見光檢測。 實際使用中應根據(jù)

27、光源性質(zhì)來選擇光電池。但實際使用中應根據(jù)光源性質(zhì)來選擇光電池。但是，光電池的光譜峰值位置不僅和光電池的材料有是，光電池的光譜峰值位置不僅和光電池的材料有關(guān)，也和制造工藝有關(guān)，而且隨著溫度不同會有所關(guān)，也和制造工藝有關(guān)，而且隨著溫度不同會有所移動。移動。 2.光照特性光照特性 光電池在不同的光照度下，光生電動勢和光電光電池在不同的光照度下，光生電動勢和光電流是不同的，如圖流是不同的，如圖2.14所示。所示。開路電壓與光照度的開路電壓與光照度的關(guān)系式非線性的關(guān)系式非線性的，而且在光照度為，而且在光照度為2000lx時就趨于時就趨于飽和，而飽和，而短路電流在很大范圍內(nèi)與光照度呈線性關(guān)短路電流在很大范

28、圍內(nèi)與光照度呈線性關(guān)系，負載電阻越小，線性越好，且線性范圍越寬系，負載電阻越小，線性越好，且線性范圍越寬，在檢測連續(xù)變化的光照度時，可作電流源來使用。在檢測連續(xù)變化的光照度時，可作電流源來使用。圖圖2.14 硅光電池的光電特性硅光電池的光電特性1-開路電壓特性曲線開路電壓特性曲線 2-短路電流特性曲線短路電流特性曲線3.溫度特性溫度特性 溫度特性是光電池的重要特性之一。如圖溫度特性是光電池的重要特性之一。如圖2.15所示，硅光電池的所示，硅光電池的開路電壓隨著溫度的上升而明顯開路電壓隨著溫度的上升而明顯下降，短路電流隨溫度上升確實緩慢增加。下降，短路電流隨溫度上升確實緩慢增加。因此，因此，光電

29、池作為檢測元件時，應考慮溫度補償?shù)膯栴}。光電池作為檢測元件時，應考慮溫度補償?shù)膯栴}。 圖圖2.15 硅光電池溫度特性硅光電池溫度特性1-開路電壓開路電壓 2-短路電流短路電流4.頻率特性頻率特性 光電池的頻率特性是指輸出電流與入射光調(diào)制光電池的頻率特性是指輸出電流與入射光調(diào)制頻率的關(guān)系。當入射光照度變化時，由于光生電子頻率的關(guān)系。當入射光照度變化時，由于光生電子-空穴對的產(chǎn)生和復合都需要一定時間，因此空穴對的產(chǎn)生和復合都需要一定時間，因此入射光入射光調(diào)制頻率太高時，光電池輸出電流的變化幅度將下調(diào)制頻率太高時，光電池輸出電流的變化幅度將下降。降。 硅光電池的頻率特性較好，工作頻率的上限約硅光電池

30、的頻率特性較好，工作頻率的上限約為數(shù)萬赫茲，而硒光電池的頻率特性較差。為數(shù)萬赫茲，而硒光電池的頻率特性較差。在調(diào)制在調(diào)制頻率較高的場合，應采用硅光電池，并選擇面積較頻率較高的場合，應采用硅光電池，并選擇面積較小的硅光電池和較小的負載電阻，可進一步減小響小的硅光電池和較小的負載電阻，可進一步減小響應時間，改善頻率特性。應時間，改善頻率特性。 2.32.3.2 .2 光敏二極管（光電二極管）光敏二極管（光電二極管） 一、光敏二極管的結(jié)構(gòu)一、光敏二極管的結(jié)構(gòu) 光敏二極管的光敏二極管的基本結(jié)構(gòu)和普通二極管相似基本結(jié)構(gòu)和普通二極管相似，只，只是其是其PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可以使結(jié)設(shè)置在透明管

31、殼頂部的正下方，可以使光線集中照射在光線集中照射在PN結(jié)上，圖結(jié)上，圖2.16是光敏二極管的是光敏二極管的結(jié)構(gòu)、符號及基本電路。結(jié)構(gòu)、符號及基本電路。圖圖2.16 光敏二極管光敏二極管1.結(jié)構(gòu)示意圖和符號結(jié)構(gòu)示意圖和符號2.基本電路基本電路二、光敏二極管的工作原理二、光敏二極管的工作原理 光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)，反向電流的大小取決于少數(shù)載流子的濃度。無光照反向電流的大小取決于少數(shù)載流子的濃度。無光照時，少數(shù)載流子數(shù)目很少，所以反向電流很小。當時，少數(shù)載流子數(shù)目很少，所以反向電流很小。當光照產(chǎn)生光生伏特效應時，光生電子光照產(chǎn)生光生伏特效應時，

32、光生電子-空穴對分別定空穴對分別定向運動形成光電流，使反向電流明顯增大。如果向運動形成光電流，使反向電流明顯增大。如果入入射光的照度變化，光生載流子濃度相應變動，光電射光的照度變化，光生載流子濃度相應變動，光電流也會隨之變動流也會隨之變動，于是光敏二極管將光信號轉(zhuǎn)換成，于是光敏二極管將光信號轉(zhuǎn)換成了電信號。了電信號。 n簡單來說，簡單來說，光敏二極管在反向偏壓下的反向電流光敏二極管在反向偏壓下的反向電流（主要是光電流）隨光照強度的變化而變化。（主要是光電流）隨光照強度的變化而變化。 三、光敏二極管的特性三、光敏二極管的特性 1.光照特性光照特性 光敏二極管的光敏二極管的光電流與光照度之間呈線性

33、關(guān)系光電流與光照度之間呈線性關(guān)系，其光照特性是線性的，所以適合定量檢測等方面的其光照特性是線性的，所以適合定量檢測等方面的應用。應用。 2.光譜特性光譜特性 特點是：特點是：存在長、短波限，存在峰值波長；存在長、短波限，存在峰值波長；pn結(jié)靠近硅片表面可提高短波響應靈敏度；使用結(jié)靠近硅片表面可提高短波響應靈敏度；使用高阻單晶硅材料，可使耗盡區(qū)在反偏壓時加寬，提高阻單晶硅材料，可使耗盡區(qū)在反偏壓時加寬，提高長波響應靈敏度。高長波響應靈敏度。 3.暗電流的影響暗電流的影響 在實際應用中，我們期望暗電流越小越好，管在實際應用中，我們期望暗電流越小越好，管芯的芯的受光面積小、所加電壓低和環(huán)境溫度降低都

34、會受光面積小、所加電壓低和環(huán)境溫度降低都會使暗電流減小使暗電流減小，從而影響光敏二極管的性能。此外，從而影響光敏二極管的性能。此外，硅管的暗電流要比鍺管小幾個數(shù)量級。硅管的暗電流要比鍺管小幾個數(shù)量級。 四、四、PINPIN光敏二極管光敏二極管 PINPIN管是光敏二極管的改進模式。它的管是光敏二極管的改進模式。它的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點是，在是，在P P型半導體和型半導體和N N型半導體之間夾著一層（相對）型半導體之間夾著一層（相對）很厚的本征半導體很厚的本征半導體I I層，層，使使PNPN結(jié)結(jié)電容變小，從而頻結(jié)結(jié)電容變小，從而頻帶將變寬，響應速度快。帶將變寬，響應速度快。 P-Si N-Si I-

35、Si圖圖2.17 PIN管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖圖圖2.18 PIN光敏二極管外形光敏二極管外形優(yōu)點優(yōu)點：頻帶寬頻帶寬，可達，可達10GHz，提高了響應速度提高了響應速度。另。另一個特點是，因為一個特點是，因為I層很厚，在反偏壓下運用層很厚，在反偏壓下運用可承受可承受較高的反向電壓，光電轉(zhuǎn)換效率高，暗電流小，較高的反向電壓，光電轉(zhuǎn)換效率高，暗電流小，線線性輸出范圍寬性輸出范圍寬。不足不足：I層電阻很大，層電阻很大，PIN管子的輸出電流小管子的輸出電流小，一般，一般多為零點幾微安至數(shù)微安。目前有將多為零點幾微安至數(shù)微安。目前有將PIN管與前置運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)

36、的算放大器集成在同一硅片上并封裝于一個管殼內(nèi)的商品出售。商品出售。 PIN光敏二極管可用于各種數(shù)字與模擬光纖傳光敏二極管可用于各種數(shù)字與模擬光纖傳輸系統(tǒng)、各種家電遙控器的接收管（紅外波段）等。輸系統(tǒng)、各種家電遙控器的接收管（紅外波段）等。PIN型光電二極管的特性：型光電二極管的特性：五、五、APDAPD光敏二極管光敏二極管( (雪崩式光敏二極管雪崩式光敏二極管) ) APDAPD光敏二極管是利用光敏二極管是利用PNPN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應來工作的一種二極管。這種管子工作電的雪崩效應來工作的一種二極管。這種管子工作電壓很高，約壓很高，約100100200V200V，

37、接近于反向擊穿電壓。其結(jié)，接近于反向擊穿電壓。其結(jié)構(gòu)為構(gòu)為 ，如圖，如圖2.192.19所示。所示。 N-Si P-Si P -Si +PPN圖圖2.19 APD管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖圖圖2.20 APD光敏二極管外形光敏二極管外形雪崩式光敏二極管的特性：雪崩式光敏二極管的特性：優(yōu)點優(yōu)點：這種管子有：這種管子有很高的內(nèi)增益（電流放大功能），很高的內(nèi)增益（電流放大功能），具有高響應度具有高響應度。這種管子。這種管子響應速度特別快，帶寬可響應速度特別快，帶寬可達達100GHz，是目前響應速度最快的一種光敏二極管。，是目前響應速度最快的一種光敏二極管。 APD光敏二極管可廣泛應用于微光信號檢測、光

38、敏二極管可廣泛應用于微光信號檢測、長距離光纖通信、激光測距、激光制導等光電信息長距離光纖通信、激光測距、激光制導等光電信息傳輸和光電對抗系統(tǒng)。傳輸和光電對抗系統(tǒng)。 六、光敏二極管的應用電路六、光敏二極管的應用電路 1.光敏二極管與反相器的連接光敏二極管與反相器的連接 圖圖2.21 光敏二極管與反相器連接電路光敏二極管與反相器連接電路考慮：當光照增加，考慮：當光照增加，輸出會怎么變化？輸出會怎么變化？2.光敏二極管與晶體管組合應用電路光敏二極管與晶體管組合應用電路 圖圖2.22 光敏二極管與晶體管組合應用電路光敏二極管與晶體管組合應用電路a圖適用于脈沖入射圖適用于脈沖入射光電路，輸出信號光電路，

39、輸出信號與輸入信號的相位與輸入信號的相位相反，輸出信號一相反，輸出信號一般較大。般較大。b圖適用于模擬信號圖適用于模擬信號電路，電阻電路，電阻RB可以可以減小暗電流，輸出減小暗電流，輸出信號與輸入信號的信號與輸入信號的相位相同，輸出信相位相同，輸出信號一般較小。號一般較小。a集電極輸出集電極輸出b發(fā)射極輸出發(fā)射極輸出3.光敏二極管在路燈控制器中的應用光敏二極管在路燈控制器中的應用 圖圖2.23 路燈控制電路路燈控制電路整個電路由感光器整個電路由感光器件（光敏二極管）、件（光敏二極管）、整形電路、放大電整形電路、放大電路和繼電器控制電路和繼電器控制電路等幾部分組成。路等幾部分組成。其中其中IC1

40、為為40106起整形作用；起整形作用；VT1為驅(qū)動三極管，實為驅(qū)動三極管，實現(xiàn)對繼電器的控制。現(xiàn)對繼電器的控制。VR1可以調(diào)節(jié)起控可以調(diào)節(jié)起控亮度；亮度；VD2為續(xù)流為續(xù)流二極管，對繼電器二極管，對繼電器K起保護作用。起保護作用。電路原理：電路原理： VD1為光敏二極管，反向偏置。光線較暗時，為光敏二極管，反向偏置。光線較暗時，VD1產(chǎn)生的光電流很小，產(chǎn)生的光電流很小，IC1輸入電壓較小，輸入電壓較小，IC1輸輸出高電平，出高電平，VT1導通，繼電器導通，繼電器K得電，常開觸點閉得電，常開觸點閉合，被控電路導通工作。合，被控電路導通工作。 當光線逐漸增強時，當光線逐漸增強時，VD1中光電流逐漸

41、增大，中光電流逐漸增大，當當IC1輸入電壓超過輸入電壓超過3V時，其輸出電壓變?yōu)榈碗娖剑瑫r，其輸出電壓變?yōu)榈碗娖剑琕T1截止，繼電器截止，繼電器K失電，常開觸點斷開，被控電失電，常開觸點斷開，被控電路停止工作。路停止工作。 2.3.3 2.3.3 光敏三極管（光電三極管、光敏晶體光敏三極管（光電三極管、光敏晶體管）管） 一、光敏三極管的結(jié)構(gòu)一、光敏三極管的結(jié)構(gòu) 光敏三極管與普通三極管相似，有電流增益，靈光敏三極管與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負（出線，只有正負（c、e）兩個引腳，在外型上與

42、光敏）兩個引腳，在外型上與光敏二極管很像。其外形和結(jié)構(gòu)如圖二極管很像。其外形和結(jié)構(gòu)如圖2.24.圖圖2.24 光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號 二、光敏三極管的工作原理二、光敏三極管的工作原理 當光線照射在集電結(jié)的勢壘當光線照射在集電結(jié)的勢壘區(qū)時，產(chǎn)生電子區(qū)時，產(chǎn)生電子-空穴對，在內(nèi)電空穴對，在內(nèi)電場的作用下，光生電子被拉到集場的作用下，光生電子被拉到集電極，光生空穴流向基區(qū)形成基電極，光生空穴流向基區(qū)形成基極電流極電流IL（主要是光電流），于（主要是光電流），于是基極與發(fā)射極間的電壓差升高是基極與發(fā)射極間的電壓差升高使發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，光敏三使發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，光敏三極管

43、導通。當三極管處于放大狀極管導通。當三極管處于放大狀態(tài)時，集電極電流態(tài)時，集電極電流IC為光電流為光電流IL的的倍，倍，具有電流放大作用具有電流放大作用。 圖圖2.25 光敏三極管的光敏三極管的工作電路工作電路三、光敏三極管的特性三、光敏三極管的特性 光敏晶體三極管光敏晶體三極管存在一個最佳靈敏度的峰值存在一個最佳靈敏度的峰值波長，并且與具體的三極管材料有關(guān)波長，并且與具體的三極管材料有關(guān)。在圖。在圖2.26中中，當入射光的波長增加時，相對靈敏度要下降。，當入射光的波長增加時，相對靈敏度要下降。因為光子能量太小，不足以激發(fā)電子空穴對。當因為光子能量太小，不足以激發(fā)電子空穴對。當入射光的波長縮短

44、時，相對靈敏度也下降，這是入射光的波長縮短時，相對靈敏度也下降，這是由于光子在半導體表面附近就被吸收，并且在表由于光子在半導體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對不能到達面激發(fā)的電子空穴對不能到達PN結(jié)，因而使相對結(jié)，因而使相對靈敏度下降。靈敏度下降。1.1.光譜特性光譜特性相對靈敏度/%硅鍺入射光/40008000120001600010080604020 0硅的峰值波長為硅的峰值波長為9000，鍺的峰值，鍺的峰值波長為波長為15000。由于鍺管的暗電由于鍺管的暗電流比硅管大，因流比硅管大，因此鍺管的性能較此鍺管的性能較差。故在可見光差。故在可見光或探測赤熱狀態(tài)或探測赤熱狀態(tài)物體時，

45、一般選物體時，一般選用硅管；但對紅用硅管；但對紅外線進行探測時外線進行探測時,則采用鍺管較合則采用鍺管較合適。適。圖圖2.26 光敏三極管的光譜特性光敏三極管的光譜特性0500lx1000lx1500lx2000lx2500lxI/mA24620406080圖圖2.27 光敏晶體管的伏安特性光敏晶體管的伏安特性2.2.伏安特性伏安特性 光敏三極管的伏安特性曲線如圖光敏三極管的伏安特性曲線如圖2.27所示。所示。光敏光敏三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同的基極電流時的輸出特性一樣。在不同的基極電流時的輸出特性一樣。只要把不同光只要把

46、不同光照下所產(chǎn)生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極照下所產(chǎn)生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極管看作一般的晶體管。光敏三極管能把光信號變成電管看作一般的晶體管。光敏三極管能把光信號變成電信號，而且輸出的電信號較大。信號，而且輸出的電信號較大。U/V圖圖2.28 光敏晶體管的光照特性光敏晶體管的光照特性I / AL/lx200400600800100001.02.03.03.3.光照特性光照特性 光敏三極管的光照特性如圖光敏三極管的光照特性如圖2.282.28所示。它給出所示。它給出了光敏三極管的輸出電流了光敏三極管的輸出電流I I（如集電極電流）（如集電極電流）和照度和照度之間的關(guān)系。之間

47、的關(guān)系。在很大的光照范圍內(nèi)，它們之間呈現(xiàn)在很大的光照范圍內(nèi)，它們之間呈現(xiàn)了近似線性關(guān)系；在小照度時，光電流隨照度增加了近似線性關(guān)系；在小照度時，光電流隨照度增加較小，當光照足夠大較小，當光照足夠大( (幾幾klx)klx)時，會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時，會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，這是由于光敏三極管的電流放大倍數(shù)在小電流和大這是由于光敏三極管的電流放大倍數(shù)在小電流和大電流時都下降的緣故。電流時都下降的緣故。 暗電流/mA光電流/mA10 20 30 40 50 60 70T /C25 050100 02003004001020 30 4050 60 70 80T/C圖圖2.29 光敏晶體管的溫度特性光敏晶體管的溫度

48、特性4.4.溫度特性溫度特性 光敏三極管的溫度特性曲線反映的是光敏三極管光敏三極管的溫度特性曲線反映的是光敏三極管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。從特性曲線可以看的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。從特性曲線可以看出，出，溫度變化對光電流的影響較小，而對暗電流的影溫度變化對光電流的影響較小，而對暗電流的影響很大響很大。所以低照度時，暗電流的溫度特性嚴重。所以低照度時，暗電流的溫度特性嚴重。 改善：硅管；溫度補償；對輸出交流放大，改善：硅管；溫度補償；對輸出交流放大，隔直電容隔斷暗電流。隔直電容隔斷暗電流。5.5.光敏三極管的頻率特性光敏三極管的頻率特性 光敏三極管的頻率特性曲線如圖光敏三極管的頻率特性

49、曲線如圖2.302.30所示。所示。光光敏三極管的頻率特性受負載電阻的影響，減小負載敏三極管的頻率特性受負載電阻的影響，減小負載電阻可以提高頻率響應。電阻可以提高頻率響應。一般來說，光敏三極管的一般來說，光敏三極管的頻率響應比光敏二極管差。對于鍺管，入射光的調(diào)頻率響應比光敏二極管差。對于鍺管，入射光的調(diào)制頻率要求在制頻率要求在5 5k kHzHz以下。硅管的頻率響應要比鍺管以下。硅管的頻率響應要比鍺管好。好。0100100050050001000020406010080RL=1kRL=10kRL=100k入射光調(diào)制頻率 / HZ相對靈敏度/% 圖圖2.30 光敏晶體管的頻率特性光敏晶體管的頻率

50、特性三、光敏三極管的應用電路三、光敏三極管的應用電路 圖圖2.31中光敏三極管的工作原理主要也是考慮中光敏三極管的工作原理主要也是考慮光電流的作用。光電流的作用。VD和繼電器這樣的組合應用主要和繼電器這樣的組合應用主要是為了保護繼電器，是為了保護繼電器，VD為續(xù)流二極管，可以應用為續(xù)流二極管，可以應用該電路繼電器的吸合和釋放去控制后續(xù)的執(zhí)行機該電路繼電器的吸合和釋放去控制后續(xù)的執(zhí)行機構(gòu)。構(gòu)。1.1.光敏三極管光控繼電器電路光敏三極管光控繼電器電路 圖圖2.31 光敏三極管光控繼電器電路光敏三極管光控繼電器電路 達林頓連接法可以得到較大的輸出電流，放達林頓連接法可以得到較大的輸出電流，放大倍數(shù)可

51、以達到大倍數(shù)可以達到12。b圖中的光電流可以直接圖中的光電流可以直接驅(qū)動小型繼電器，驅(qū)動小型繼電器，c圖能獲得較大的輸出電壓。圖能獲得較大的輸出電壓。2 2. .光電達林頓晶體管電路光電達林頓晶體管電路 圖圖2.32 光敏三極管的達林頓電路光敏三極管的達林頓電路 發(fā)光二極管或紅外發(fā)射管發(fā)出光線，照射到發(fā)光二極管或紅外發(fā)射管發(fā)出光線，照射到對面的光電三極管上，輸出低電平；當遮擋物插對面的光電三極管上，輸出低電平；當遮擋物插入凹槽時光線被折斷，光電三極管阻值很大，輸入凹槽時光線被折斷，光電三極管阻值很大，輸出高電平。如果把遮擋物設(shè)計成帶孔的轉(zhuǎn)盤，可出高電平。如果把遮擋物設(shè)計成帶孔的轉(zhuǎn)盤，可以用來檢

52、測轉(zhuǎn)速。賓館客房的插卡式電源開關(guān)就以用來檢測轉(zhuǎn)速。賓館客房的插卡式電源開關(guān)就可以采用該光電斷路器?？梢圆捎迷摴怆姅嗦菲鳌? 3 . .光敏三極管構(gòu)成的光電斷路器光敏三極管構(gòu)成的光電斷路器圖圖2.33 光敏三極管構(gòu)成的光電斷路器光敏三極管構(gòu)成的光電斷路器 黑色線條吸收發(fā)光二極管發(fā)出的光線，白色黑色線條吸收發(fā)光二極管發(fā)出的光線，白色間隔發(fā)射光線，于是光敏三極管接收到與黑白線間隔發(fā)射光線，于是光敏三極管接收到與黑白線的位置對應的不同光信號，并輸出高低電平脈沖的位置對應的不同光信號，并輸出高低電平脈沖列。這樣的脈沖列經(jīng)過放大、整形后就是一串列。這樣的脈沖列經(jīng)過放大、整形后就是一串01代碼，然后調(diào)動原先

53、數(shù)據(jù)庫中的商品存儲信息，代碼，然后調(diào)動原先數(shù)據(jù)庫中的商品存儲信息，就能找到對應產(chǎn)品。就能找到對應產(chǎn)品。4.4.條形碼掃描筆條形碼掃描筆圖圖2.34 條形碼掃描筆筆頭結(jié)構(gòu)條形碼掃描筆筆頭結(jié)構(gòu)圖圖2.35 掃描筆輸出的脈沖列掃描筆輸出的脈沖列2.4 CCD圖像傳感器圖像傳感器 一、圖像傳感器簡介一、圖像傳感器簡介 圖像傳感器的功能是將拍攝的圖像轉(zhuǎn)換成電圖像傳感器的功能是將拍攝的圖像轉(zhuǎn)換成電信號，整個信號，整個“攝影攝影”的過程可以用圖的過程可以用圖2.36來表示。來表示。圖圖2.36 攝像的概念圖攝像的概念圖1.受光產(chǎn)生電荷受光產(chǎn)生電荷 圖像傳感器的攝影面接受光線進行光電轉(zhuǎn)換，圖像傳感器的攝影面接

54、受光線進行光電轉(zhuǎn)換，不同位置的像素上接受的光能不同，就在該像素不同位置的像素上接受的光能不同，就在該像素上對應轉(zhuǎn)換成數(shù)目不同的電荷，這一過程中利用上對應轉(zhuǎn)換成數(shù)目不同的電荷，這一過程中利用了光電效應原理。了光電效應原理。 攝像管的攝影面是由在云母或玻璃燈絕緣板攝像管的攝影面是由在云母或玻璃燈絕緣板上涂覆光導電膜構(gòu)成；而上涂覆光導電膜構(gòu)成；而CCD圖像傳感器的攝影圖像傳感器的攝影面可由大量的光敏二極管構(gòu)成。面可由大量的光敏二極管構(gòu)成。2.光生電荷的掃描光生電荷的掃描 將攝影面上產(chǎn)生的電荷讀取出來，這個過程將攝影面上產(chǎn)生的電荷讀取出來，這個過程就是掃描過程。常見的掃描方式有兩種：攝像管就是掃描過程。常見的掃描方式有兩種：攝像管采用的是采用的是電子掃描方式電子掃描方式讀取，而讀取，而CCD圖像傳感器圖像傳感器則采用則采用固體掃描方式固體掃描方式讀取。讀取。圖圖2.37 攝像管的掃描攝像管的掃描攝像管掃描時，攝像管掃描時，電子束一旦打電子束一旦打中攝影面的目中攝影面的目標位置，則該標位置，則該處的光生電荷處的光生電荷形成信號電流形成信號電流流出。流出。圖圖2.38 CCD圖像傳感器的掃描圖像傳感器的掃描CCD圖像傳感器利圖像傳感器利用具有電子可沿半用具有電子可沿半