PSD原理發(fā)展及應(yīng)用課件

PSD原理發(fā)展及應(yīng)用PSD原理發(fā)展及應(yīng)用主講內(nèi)容PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4主講內(nèi)容PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD的結(jié)構(gòu)及工作原理PSD（PositionSensitiveDetector）是一種光電位敏探測器

器件優(yōu)點：以光斑的位置作為模擬信號而輸出的半導(dǎo)體器件，可以獲得與光斑強度、分布、對稱性和尺寸無關(guān)的精確定位信息。PSD輸出電流隨光點位置不同而連續(xù)變化，具有體積小、靈敏度高、線性范圍大、噪聲低、響應(yīng)速度快、后續(xù)處理電路簡單等優(yōu)點

PSD的結(jié)構(gòu)及工作原理PSD（PositionSensit常見的光電位敏探測器(PSD)器件常見的光電位敏探測器(PSD)器件PSD器件的分類二維PSD器件一維PSD器件PSD器件PSD器件的分類二維PSD器件一維PSD器件PSD器件PSD的基本原理當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度梯度將會產(chǎn)生橫向光電效應(yīng)。當(dāng)光照部分吸收入射光子的能量產(chǎn)生電子-空穴對時，光照部分載流子濃度比未受光照部分的載流子濃度大，就出現(xiàn)了載流子濃度梯度，因而載流子就要擴散。如果電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴散不明顯，則電子向未被光照部分?jǐn)U散，就造成光照射的部分帶正電，未被光照射部分帶負(fù)電，光照部分與未被光照部分產(chǎn)生光電動勢?；谠撔?yīng)的光電器件——PSDPSD的基本原理當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度PSD的基本原理當(dāng)光照射到硅光電二極管的某一位置時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生的空穴載流子向P層漂移，而光生電子則向N層漂移。到達P層的空穴分成兩部分：一部分沿表面電阻R1流向1端形成光電流I1；另一部分沿表面電阻R2流向2端形成光電流I2。PSD的基本原理當(dāng)光照射到硅光電二極管的某一位置時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生一維PSD檢測原理Px稱為一維PSD位置輸出信號，與光點在光敏面上位置坐標(biāo)x成線性關(guān)系，即位置信息x可以通過探測光生電荷在襯底中的移動來確定。與表面上的光斑強度、分布、對稱性和尺寸無關(guān)，這就是PSD的位置檢測特性

一維PSD檢測原理Px稱為一維PSD位置輸出信號，與光點在光二維PSD檢測原理式中X1,X2和X3,X4為每個電極的光電流輸出;x,y為光斑的中心位置坐標(biāo);L為光敏面邊長。上式表明，入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可由電極上的電流經(jīng)過和、差和除法運算得到。

二維PSD檢測原理式中X1,X2和X3,X4為每個電極的光電二維PSD讀取位置坐標(biāo)電路框圖入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可由電極上的電流經(jīng)過和、差和除法運算得到。上圖為讀取位置坐標(biāo)的電路框圖二維PSD讀取位置坐標(biāo)電路框圖入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD發(fā)展歷史改進了表面分割型器件發(fā)展表面分割型和兩面分割型器件推導(dǎo)出了Lucovskey方程

首次發(fā)現(xiàn)橫向電光效應(yīng)1930年Cu-Cu2O金屬半導(dǎo)體結(jié)的Cu2O表面邊緣的Au電極通過安培表短接于Cu層描述橫向光電效應(yīng)，奠定了PSD的理論基礎(chǔ)

改進分割型進一步發(fā)展1960年70年代80年代90年代PSD發(fā)展歷史改進了表面分割型器件發(fā)展表面分割型和兩面分割型TextPSD器件性能的提高近年來PSD的研究已有進展,分辨率大大提高,已有分辨率高達PSD的研究報道，線性度和穩(wěn)定度也有改善。

計算機技術(shù)及新的信號處理技術(shù)的研究與應(yīng)用：利用微機或單片機可簡化電路設(shè)計，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活，且可實現(xiàn)各種非理想因素(如非線性)的補償，這樣可以提高測量精度。高速信號處理器的應(yīng)用使這種信號處理算法容易實現(xiàn),信號采集速度提高，可大大提高測量速度。

TextPSD研究進展主要的兩大方面PSD是一種具有廣闊應(yīng)用前景的器件TextPSD器件性能的提高近年來PSD的研究已有進展,分PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4

PSD應(yīng)用舉例位移測量Text三維運動測量微小角度測量平行度測量TextPSD應(yīng)用舉例PSD應(yīng)用舉例位移測量Text三維運動測量微小角度測量平行位移測量應(yīng)用PSD進行非接觸式位置測量是根據(jù)光學(xué)三角法測距的原理進行的位移測量應(yīng)用PSD進行非接觸式位置測量是根據(jù)光學(xué)三角法測距的三維運動測量應(yīng)用PSD的三維運動測量方法具有測量精度高、實時性強以及測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點，可以廣泛應(yīng)用于人體運動研究、交通事故分析以及機器人動態(tài)準(zhǔn)確度測量等方面。三維運動測量應(yīng)用PSD的三維運動測量方法具有測量精度高、實時微小角度動態(tài)測量當(dāng)待測平面的角度發(fā)生微小變化時，PSD上的激光光斑位置也將隨之變化，將新的光斑位置信號與上一個光斑位置信號進行比較，根據(jù)位置變化和角度的關(guān)系的度機體就可以計算出待測平面角度的變化。設(shè)位置變化為S,反射點到PSD距離為L，則平面角度的變化為：微小角度動態(tài)測量當(dāng)待測平面的角度發(fā)生微小變化時，PSD上的激PS-LD平行度測量式中f—聚光鏡的焦距；—光斑在二維PSD器件x方向上的偏移量；—光斑在二維PSD器件y方向上的偏移量。PS-LD平行度測量式中f—聚光鏡的焦距；—光斑在二維PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4總結(jié)PSD是一種新型的光位置傳感器，它的主要特點在于位置分辨率高、實時性強、后續(xù)處理電路結(jié)構(gòu)簡單。同時，PSD器件在位移測量、三維運動測量、微小角度測量、平行度測量中顯示了廣闊的應(yīng)用前景，可以廣泛應(yīng)用物體厚度、物體起伏、液位、段差、旋轉(zhuǎn)盤臺面垂直振擺的測量，以及人體運動研究、交通事故分析與機器人動態(tài)準(zhǔn)確度測量等方面?？偨Y(jié)PSD是一種新型的光位置傳感器，它的主要特點在于位置分辨PSD原理發(fā)展及應(yīng)用PSD原理發(fā)展及應(yīng)用主講內(nèi)容PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4主講內(nèi)容PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD的結(jié)構(gòu)及工作原理PSD（PositionSensitiveDetector）是一種光電位敏探測器

器件優(yōu)點：以光斑的位置作為模擬信號而輸出的半導(dǎo)體器件，可以獲得與光斑強度、分布、對稱性和尺寸無關(guān)的精確定位信息。PSD輸出電流隨光點位置不同而連續(xù)變化，具有體積小、靈敏度高、線性范圍大、噪聲低、響應(yīng)速度快、后續(xù)處理電路簡單等優(yōu)點

PSD的結(jié)構(gòu)及工作原理PSD（PositionSensit常見的光電位敏探測器(PSD)器件常見的光電位敏探測器(PSD)器件PSD器件的分類二維PSD器件一維PSD器件PSD器件PSD器件的分類二維PSD器件一維PSD器件PSD器件PSD的基本原理當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度梯度將會產(chǎn)生橫向光電效應(yīng)。當(dāng)光照部分吸收入射光子的能量產(chǎn)生電子-空穴對時，光照部分載流子濃度比未受光照部分的載流子濃度大，就出現(xiàn)了載流子濃度梯度，因而載流子就要擴散。如果電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴散不明顯，則電子向未被光照部分?jǐn)U散，就造成光照射的部分帶正電，未被光照射部分帶負(fù)電，光照部分與未被光照部分產(chǎn)生光電動勢。基于該效應(yīng)的光電器件——PSDPSD的基本原理當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度PSD的基本原理當(dāng)光照射到硅光電二極管的某一位置時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生的空穴載流子向P層漂移，而光生電子則向N層漂移。到達P層的空穴分成兩部分：一部分沿表面電阻R1流向1端形成光電流I1；另一部分沿表面電阻R2流向2端形成光電流I2。PSD的基本原理當(dāng)光照射到硅光電二極管的某一位置時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生一維PSD檢測原理Px稱為一維PSD位置輸出信號，與光點在光敏面上位置坐標(biāo)x成線性關(guān)系，即位置信息x可以通過探測光生電荷在襯底中的移動來確定。與表面上的光斑強度、分布、對稱性和尺寸無關(guān)，這就是PSD的位置檢測特性

一維PSD檢測原理Px稱為一維PSD位置輸出信號，與光點在光二維PSD檢測原理式中X1,X2和X3,X4為每個電極的光電流輸出;x,y為光斑的中心位置坐標(biāo);L為光敏面邊長。上式表明，入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可由電極上的電流經(jīng)過和、差和除法運算得到。

二維PSD檢測原理式中X1,X2和X3,X4為每個電極的光電二維PSD讀取位置坐標(biāo)電路框圖入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可由電極上的電流經(jīng)過和、差和除法運算得到。上圖為讀取位置坐標(biāo)的電路框圖二維PSD讀取位置坐標(biāo)電路框圖入射光斑的位置坐標(biāo)（x，y）可PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD發(fā)展歷史改進了表面分割型器件發(fā)展表面分割型和兩面分割型器件推導(dǎo)出了Lucovskey方程

首次發(fā)現(xiàn)橫向電光效應(yīng)1930年Cu-Cu2O金屬半導(dǎo)體結(jié)的Cu2O表面邊緣的Au電極通過安培表短接于Cu層描述橫向光電效應(yīng)，奠定了PSD的理論基礎(chǔ)

改進分割型進一步發(fā)展1960年70年代80年代90年代PSD發(fā)展歷史改進了表面分割型器件發(fā)展表面分割型和兩面分割型TextPSD器件性能的提高近年來PSD的研究已有進展,分辨率大大提高,已有分辨率高達PSD的研究報道，線性度和穩(wěn)定度也有改善。

計算機技術(shù)及新的信號處理技術(shù)的研究與應(yīng)用：利用微機或單片機可簡化電路設(shè)計，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活，且可實現(xiàn)各種非理想因素(如非線性)的補償，這樣可以提高測量精度。高速信號處理器的應(yīng)用使這種信號處理算法容易實現(xiàn),信號采集速度提高，可大大提高測量速度。

TextPSD研究進展主要的兩大方面PSD是一種具有廣闊應(yīng)用前景的器件TextPSD器件性能的提高近年來PSD的研究已有進展,分PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4PSD結(jié)構(gòu)、工作原理1PSD發(fā)展現(xiàn)狀2PSD應(yīng)用舉例3總結(jié)4

PSD應(yīng)用舉例位移測量Text三維運動測量微小角度測量平行度測量TextPSD應(yīng)用舉例PSD應(yīng)用舉例位移測量Text三維運動測量微小角度測量平行位移測量應(yīng)用PSD進行非接觸式位置測量是根據(jù)光學(xué)三角法測距的原理進行的位移測量應(yīng)用PSD進行非接觸式位置測量是根據(jù)光學(xué)三角法測距的三維運動測量應(yīng)用PSD的三維運動測量方法具有測量精度高、實時性強以及測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點，可以廣泛應(yīng)用于人體運動研究、交通事故分析以及機器人動態(tài)準(zhǔn)確度測量等方面。三維運動測量應(yīng)用PSD的三維運動測量方法具有測量精度高、實時微小角度動態(tài)測量當(dāng)待測平面的角度發(fā)生微小變化時，PSD上的激光光斑位置也將隨之變化，將新的光斑位置信號與上一個光斑位置信號進行比較，根據(jù)位置變化和角度的關(guān)系的度機體就可以計算出待測平面角度的變化。設(shè)位置變化為S,反射點到PSD距離為L，則平面角度的變化為：微小角度動態(tài)測量當(dāng)待測平面的角度發(fā)生微小變化時，PSD上的激PS-LD平行度測量式中f—聚光鏡的焦距；—光斑在二維PSD器件x方向上的偏移量；—光斑在二維PSD器件y方向上的偏移量。PS-LD平行度測量式中f—聚光鏡的焦距