第三章-光電檢測技術(shù)常用器件及應(yīng)用

第三章光電檢測技術(shù)常用器件及應(yīng)用第一頁，編輯于星期一：五點五十九分。1、光電器件的類型與特點2、光電導(dǎo)器件---光敏電阻3、光生伏特效應(yīng)------光電池、光電二極管、光電三極管等4、光電發(fā)射效應(yīng)---光電管、光電倍增管等主要內(nèi)容5、光熱效應(yīng)----熱敏電阻、熱電偶第二頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電檢測器件的類型光電檢測器件是利用物質(zhì)的光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件.光電檢測器件分為兩大類:光子(光電子)檢測器件---------光電效應(yīng)熱電檢測器件-------光熱效應(yīng)第三頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電檢測器件光子器件熱電器件真空器件固體器件光電管光電倍增管真空攝像管變像管像增強管光敏電阻光電池光電二極管光電三極管電荷耦合器件CCD熱電偶/熱電堆熱輻射計/熱敏電阻熱釋電探測器第四頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電檢測器件的特點光子器件熱電器件響應(yīng)波長有選擇性，一般有截止波長，超過該波長，器件無響應(yīng)。響應(yīng)波長無選擇性，對可見光到遠(yuǎn)紅外的各種波長的輻射同樣敏感響應(yīng)快，吸收輻射產(chǎn)生信號需要的時間短，一般為納秒到幾百微秒響應(yīng)慢，一般為幾毫秒第五頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.1光敏電阻光敏電阻是光電導(dǎo)型器件。光敏電阻材料：主要是硅、鍺和化合物半導(dǎo)體，例如：硫化鎘（CdS），硫化鋅（ZnS）等。特點：光譜響應(yīng)范圍寬（特別是對于紅光和紅外輻射）；偏置電壓低，工作電流大；動態(tài)范圍寬，既可測強光，也可測弱光；光電導(dǎo)增益大，靈敏度高；無極性，使用方便；在強光照射下，光電線性度較差響應(yīng)時間較長，頻率特性較差。第六頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻(LDR)和它的符號：

符號第七頁，編輯于星期一：五點五十九分。1.光敏電阻的工作原理光敏電阻結(jié)構(gòu)：在一塊均勻光電導(dǎo)體兩端加上電極，貼在硬質(zhì)玻璃、云母、高頻瓷或其他絕緣材料基板上，兩端接有電極引線，封裝在帶有窗口的金屬或塑料外殼內(nèi)。（如圖）工作機理：當(dāng)接受光照的時候，光生載流子迅速增加，阻值急劇減小。在外電場作用下，光生載流子沿一定方向運動，形成電流。第八頁，編輯于星期一：五點五十九分。入射光第九頁，編輯于星期一：五點五十九分。第十頁，編輯于星期一：五點五十九分。本征型和雜質(zhì)型光敏電阻本征型光敏電阻：當(dāng)入射光子的能量等于或大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg時，激發(fā)一個電子－空穴對，在外電場的作用下，形成光電流。雜質(zhì)型光敏電阻：對于Ｎ型半導(dǎo)體，當(dāng)入射光子的能量等于或大于雜質(zhì)電離能ΔＥ時，將施主能級上的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而成為導(dǎo)電電子，在外電場的作用下，形成光電流。本征型用于可見光長波段,雜質(zhì)型用于紅外波段。價帶導(dǎo)帶電子空穴Eg價帶導(dǎo)帶電子空穴ΔＥ施主第十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電導(dǎo)與光電流光敏電阻兩端加電壓（直流或交流）．無光照時，阻值（暗電阻）很大，電流（暗電流）很小；光照時，光生載流子迅速增加，阻值（亮電阻）急劇減少．在外場作用下，光生載流子沿一定方向運動，形成光電流（亮電流）。光電流：亮電流和暗電流之差；

I光

=IL-Id光電導(dǎo)：亮電流和暗電流之差；

g

=gL-gd第十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是說暗電流要小，亮電流要大，這樣光敏電阻的靈敏度就高。光電流與光照強度／電阻結(jié)構(gòu)的關(guān)系。第十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。無光照，暗電導(dǎo)率光照下電導(dǎo)率

第十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。附加光電導(dǎo)率,簡稱光電導(dǎo)光電導(dǎo)相對值要制成附加光電導(dǎo)相對值高的光敏電阻應(yīng)使p0和n0小，因此光敏電阻一般采用禁帶寬度大的材料或在低溫下使用。第十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。當(dāng)光照穩(wěn)定時，光生載流子的濃度為無光照時，光敏電阻的暗電流為光照時，光敏電阻的光電流為第十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。２．光敏電阻的工作特性光電特性伏安特性時間響應(yīng)和頻率特性溫度特性第十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電特性：光電流與入射光照度的關(guān)系：

(1)弱光時，γ=1，光電流與照度成線性關(guān)系

(2)強光時，γ=0.5，光電流與照度成拋物線 光照增強的同時，載流子濃度不斷的增加，同時光敏電阻的溫度也在升高，從而導(dǎo)致載流子運動加劇，因此復(fù)合幾率也增大，光電流呈飽和趨勢。（冷卻可以改善）光敏電阻的光電特性第十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。在弱光照下，光電流與E具有良好的線性關(guān)系在強光照下則為非線性關(guān)系其他光敏電阻也有類似的性質(zhì)。第十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電導(dǎo)靈敏度:光電導(dǎo)g與照度E之比. 不同波長的光，光敏電阻的靈敏度是不同的。在選用光電器件時必須充分考慮到這種特性。第二十頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電導(dǎo)增益

光電導(dǎo)增益反比于電極間距的平方。量子效率：光電流與入射光子流之比。第二十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。伏安特性在一定的光照下，光敏電阻的光電流與所加的電壓關(guān)系光敏電阻是一個純電阻，因此符合歐姆定律，其伏安特性曲線為直線。不同光照度對應(yīng)不同直線第二十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。受耗散功率的限制，在使用時，光敏電阻兩端的電壓不能超過最高工作電壓，圖中虛線為允許功耗曲線由此可確定光敏電阻正常工作電壓。第二十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻時間常數(shù)比較大，其上限截止頻率低。只有PbS光敏電阻的頻率特性稍好些，可工作到幾千赫。頻率特性第二十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻的時間響應(yīng)特性較差材料受光照到穩(wěn)定狀態(tài)，光生載流子濃度的變化規(guī)律：停止光照，光生載流子濃度的變化為響應(yīng)時間第二十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻是多數(shù)載流子導(dǎo)電，溫度特性復(fù)雜。隨著溫度的升高，光敏電阻的暗電阻和靈敏度都要下降，溫度的變化也會影響光譜特性曲線。例如：硫化鉛光敏電阻，隨著溫度的升高光譜響應(yīng)的峰值將向短波方向移動。尤其是紅外探測器要采取制冷措施溫度特性第二十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。前歷效應(yīng)光敏電阻時間特性與工作前“歷史”有關(guān)的現(xiàn)象暗態(tài)前歷亮態(tài)前歷第二十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。常用光敏電阻參數(shù)第二十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻參數(shù)使用材料：硫化鎘（CdS），硫化鉛（PbS），銻化銦（InSb），碲鎘汞（HgCdTe），碲錫鉛（PbSnTe）.光敏面：1-3mm工作溫度：-40–80oC極限電壓：10–300V耗散功率：<100W時間常數(shù)：5–50ms光譜峰值波長：因材料而不同，在可見/紅外遠(yuǎn)紅外暗電阻：108歐姆亮電阻：104

歐姆第二十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。特性總結(jié)弱光照射下光電流與入射輻射通量成線性關(guān)系用于光度量測試儀器時，須對光譜特性曲線進行修正，保證與人眼光譜光視效率曲線符合光譜特性與溫度有關(guān)，不適合在高溫下使用頻帶寬度窄設(shè)計負(fù)載電阻應(yīng)考慮到光敏電阻的額定功耗第三十頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻的應(yīng)用---照明燈的光電控制電路

基本功能：根據(jù)自然光的情況決定是否開燈?；窘Y(jié)構(gòu)：整流濾波電路；光敏電阻及繼電器控制；觸電開關(guān)執(zhí)行電路基本原理：光暗時，光敏電阻阻值很高，繼電器關(guān)，燈亮；光亮?xí)r，光敏電阻阻值降低，繼電器工作，燈關(guān)。照明燈自動控制電路K220V燈常閉CdS第三十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。以硫化鉛光敏電阻為探測元件的火焰探測器電路1、暗電阻為1MΩ,亮電阻為0.2MΩ，峰值響應(yīng)波長為2.2μm，恰為火焰的峰值輻射光譜。（匹配）硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為6V，電流約為6μA。V1管集電極電阻兩端并聯(lián)68μF的電容，可以抑制100Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構(gòu)成二級負(fù)反饋互補放大器，火焰的閃動信號經(jīng)二級放大后送給中心控制站進行報警處理。采用恒壓偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時間使用后，器件阻值的變化不至于影響輸出信號的幅度，保證火焰報警器能長期穩(wěn)定的工作。光敏電阻的應(yīng)用-----火焰檢測報警器第三十二頁，編輯于星期一：五點五十九分?；鹧嫣綔y報警器電路圖光敏電阻的應(yīng)用-----火焰檢測報警器V1管集電極電阻兩端并聯(lián)68μF的電容，可以抑制100Hz以上的高頻2k6V220k68m68mpbs820k3.9MV1V21k32k100m150k3.9KV34.7n12V中心站放大器暗電阻為1MΩ,亮電阻為0.2MΩ，峰值響應(yīng)波長為2.2μm，恰為火焰的峰值輻射光譜恒壓偏置電路：輸出電路的電壓靈敏度不因光敏電阻的阻值而改變，保證火焰報警器能長期穩(wěn)定的工作。放大電路，將信號放大傳送給中心站集電極和發(fā)射極的電流大致相等第三十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏電阻的應(yīng)用----照相機電子快門硫化鎘光敏電阻，與人眼光譜響應(yīng)接近按動快門，電路接通Ur電位下降電壓比較器輸出，三極管導(dǎo)通，快門工作光敏電阻決定了充電電流的大小，即為電容充電的時間長短，即為快門開啟的時間第三十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2光生伏特器件光電池、光電二極管、光電晶體管、PIN管、雪崩光電二極管、光可控硅、陣列式光電器件、象限式光電器件、位置敏感探測器（PSD）等第三十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。

利用半導(dǎo)體PN結(jié)光生伏特效應(yīng)制成的器件稱為光生伏特器件，也稱結(jié)型光電器件。

光生伏特效應(yīng)是基于兩種材料相接觸形成內(nèi)建勢壘，光子激發(fā)的光生載流子被內(nèi)建電場掃向勢壘的兩邊，從而形成了光生電動勢。

光生伏特效應(yīng)是少數(shù)載流子導(dǎo)電的光電效應(yīng)，而光電導(dǎo)效應(yīng)是多數(shù)載流子導(dǎo)電的光電效應(yīng)。第三十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2.1光電池

光電池是一種不需加偏壓就能把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的p-n結(jié)光電器件。

按光電池的用途可分為兩類：即太陽能光電池和測量光電池

光電池的基本結(jié)構(gòu)就是一個p-n結(jié)，由于制作p-n結(jié)的材料不同，目前有硒光電池、硅光電池、砷化鎵光電池和鍺光電池。第三十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。1光電池的概述按用途光電池可分為太陽能光電池和測量光電池。

2DR以什么為襯底？第三十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。第三十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。第四十頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電池外形光敏面第四十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。能提供較大電流的大面積光電池外形第四十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。

光電池的主要功能是在不加偏置的情況下能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號硅光電池按基底材料不同分為2DR型和2CR型。2DR型硅光電池是以P型硅作基底，2CR型光電池則是以N型硅作基底，然后在基底上擴散磷（或硼）作為受光面。構(gòu)成PN結(jié)后，分別在基底和光敏面上制作輸出電極，涂上二氧化硅作保護膜（防潮防腐，減少反射），即成光電池。如下圖所示。工作原理如下圖所示(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)符號（c）電極結(jié)構(gòu)為便于透光和減小串聯(lián)電阻硅光電池的電流方程2光電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理第四十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。3光電池的特性參數(shù)1)伏安特性光照特性主要有伏安特性、照度-電流電壓特性和照度-負(fù)載特性。硅光電池的伏安特性，表示輸出電流和電壓隨負(fù)載電阻變化的曲線。式中，ID是結(jié)電流，I0是反向飽和電流，是光電池加反向偏壓后出現(xiàn)的暗電流。

不同照度時的伏-安特性曲線一般硅光電池工作在第四象限。若硅光電池工作在反偏置狀態(tài)，則伏安特性將延伸到第三象限？？硅光電池的電流方程式當(dāng)E=0時第四十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。當(dāng)IL＝0時，RL=∞(開路)時，光電池的開路電壓，以Voc表示式中SE表示光電池的光電靈敏度，E表示入射光照度。當(dāng)IP>>I0當(dāng)RL＝0時所得的電流稱為光電池短路電流，以ISC表示Uoc一般為0.45～0.6V，最大不超0.756v，因為它不能大于PN結(jié)熱平衡時的接觸電勢差。短路電流與照度、開路電壓與照度、負(fù)載電流與照度的關(guān)系？第四十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。2）光譜特性硅光電池的光譜響應(yīng)特性表示在入射光能量保持一定的條件下，光電池所產(chǎn)生的短路電流與入射光波長之間的關(guān)系，一般用相對響應(yīng)表示。在線性測量中，不僅要求光電池有高的靈敏度和穩(wěn)定性，同時還要求與人眼視見函數(shù)有相似的光譜響應(yīng)特性。下圖是2CR型硅光電池的光譜曲線(右)，其響應(yīng)范圍為0.4～1.1μm，峰值波長為0.8～0.9μm

，右圖中的硒光電池的光譜響應(yīng)曲線與視見函數(shù)相似。3）頻率特性下圖是硅光電池的頻率特性曲線。由圖可見，負(fù)載大時頻率特性變差，減小負(fù)載可減小時間常數(shù)τ，提高頻響。但是負(fù)載電阻RL的減小會使輸出電壓降低，實際使用時視具體要求而定。（為什么？）第四十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。4）溫度特性

光電池的溫度特性曲線主要指光照射時它的開路電壓Voc與短路電流Isc隨溫度變化的情況。光電池的溫度曲線如下圖所示。它的開路電壓VOC隨著溫度的升高而減小，其值約為2～3mV／oC；短路電流Isc隨著溫度的升高而增大，但增大比例很小，約為10-5～10-3mA/oC數(shù)量級。

第四十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。5）光電池的光照特性連接方式：開路電壓輸出---(a)

短路電流輸出---(b)光電池在不同的光強照射下可產(chǎn)生不同的光電流和光生電動勢。短路電流在很大范圍內(nèi)與光強成線性關(guān)系。開路電壓隨光強變化是非線性的，并且當(dāng)照度在2000lx時趨于飽和。第四十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。光照特性---開路電壓輸出：非線性(電壓---光強)，靈敏度高短路電流輸出：線性好(電流---光強)，靈敏度低開關(guān)測量（開路電壓輸出），線性檢測（短路電流輸出）第四十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。負(fù)載RL的增大線性范圍也越來越小。因此，在要求輸出電流與光照度成線性關(guān)系時，負(fù)載電阻在條件許可的情況下越小越好，并限制在適當(dāng)?shù)墓庹辗秶鷥?nèi)使用。第五十頁，編輯于星期一：五點五十九分。4光電池的應(yīng)用1)光電探測器件利用光電池做探測器有頻率響應(yīng)高，光電流隨光照度線性變化等特點。2)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能實際應(yīng)用中，把硅光電池經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)組成電池組。第五十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。其他光電池及在照度測量中的應(yīng)用柔光罩下面為圓形光電池第五十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電池在動力方面的應(yīng)用太陽能賽車太陽能電動機模型太陽能硅光電池板第五十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電池在動力方面的應(yīng)用（續(xù)）太陽能發(fā)電第五十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電池在動力方面的應(yīng)用光電池在人造衛(wèi)星上的應(yīng)用第五十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。太陽能庭院燈的典型構(gòu)造它由以下元件構(gòu)成：一個塑料外殼頂部的一塊太陽能電池一個單塊的AA鎳鎘電池一個小的控制器板一個LED光源一個光敏電阻器，用于檢測黑暗第五十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。第五十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。在這一模塊的另外一面，是四個電池組成的太陽能電池陣（大小為5厘米x5厘米）和光敏電阻器：光敏電阻器

第五十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。太陽能電池通過一個二極管（可以防止電池的電流在夜間流回太陽能電池）直接與電池連接。電池是一個完全標(biāo)準(zhǔn)的AA鎳鎘電池。這樣的一塊電池可以產(chǎn)生約1.2伏的電壓，最多可儲存約700毫安時的電量。在白天，電池進行充電，除了冬季白天較短的日子或者天氣非常陰的日子外，都可以達到最大充電量。

充滿電時，鎳鎘電池能使LED亮起約15小時。照明燈自動控制電路K儲能電池?zé)舫ｉ]CdS第五十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。第六十頁，編輯于星期一：五點五十九分。1光電二極管的概述3.2.2光敏二極管與光電三極管第六十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電二極管的分類第六十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電二極管的工作模式第六十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電二極管的表示符號和電路接法1、光敏二極管管在電路中的表示符號2、2CU電路接法3、2DU電路接法2DU電路接法第六十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。第六十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。外加反向偏壓與光電池不同，光敏二極管一般在負(fù)偏壓情況下使用大反偏壓的施加，增加了耗盡層的寬度和結(jié)電場，電子—空穴在耗盡層復(fù)合機會少，提高光敏二極管的靈敏度。增加了耗盡層的寬度，結(jié)電容減小，提高器件的頻響特性。但是，為了提高靈敏度及頻響特性，卻不能無限地加大反向偏壓，因為它還受到PN結(jié)反向擊穿電壓等因素的限制。第六十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏二極管體積小，靈敏度高，響應(yīng)時間短，光譜響應(yīng)在可見到近紅外區(qū)中，光電檢測中應(yīng)用多。擴散型P-i-N硅光敏二極管和雪崩光敏二極管擴散型P-i-N硅光敏二極管第六十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。選擇一定厚度的i層，具有高速響應(yīng)特性。i層所起的作用:(1)為了取得較大的PN結(jié)擊穿電壓，必須選擇高電阻率的基體材料，這樣勢必增加了串聯(lián)電阻，使時間常數(shù)增大，影響管子的頻率響應(yīng)。而i層的存在，使擊穿電壓不再受到基體材料的限制，從而可選擇低電阻率的基體材料。這樣不但提高了擊穿電壓，還減少了串聯(lián)電阻和時間常數(shù)。

(2)反偏下，耗盡層較無i層時要大得多，從而使結(jié)電容下降，提高了頻率響應(yīng)。第六十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。PIN管的最大特點是頻帶寬，可達10GHz。另一特點是線性輸出范圍寬。缺點:

由于I層的存在，管子的輸出電流小，一般多為零點幾微安至數(shù)微安。第六十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。雪崩光敏二極管由于存在因碰撞電離引起的內(nèi)增益機理，雪崩管具有高的增益帶寬乘積和極快的時間響應(yīng)特性。通過一定的工藝可以使它在1.06微米波長處的量子效率達到30％，非常適于可見光及近紅外區(qū)域的應(yīng)用。第七十頁，編輯于星期一：五點五十九分。

當(dāng)光敏二極管的PN結(jié)上加相當(dāng)大的反向偏壓時，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個很高的電場，使進入場區(qū)的光生載流子獲得足夠的能量，通過碰撞使晶格原子電離，而產(chǎn)生新的電子—空穴對。新的電子—空穴對在強電場的作用下分別向相反方向運動．在運動過程中，又有可能與原子碰撞再一次產(chǎn)生電子—空穴對。只要電場足夠強，此過程就將繼續(xù)下去，達到載流子的雪崩倍增。通常，雪崩光敏二極管的反向工作偏壓略低于擊穿電壓。第七十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。雪崩光電二極管的

倍增電流、噪聲與偏壓的關(guān)系曲線第七十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。在偏置電壓較低時的A點以左，不發(fā)生雪崩過程；隨著偏壓的逐漸升高，倍增電流逐漸增加從B點到c點增加很快，屬于雪崩倍增區(qū)；偏壓再繼續(xù)增大，將發(fā)生雪崩擊穿；同時噪聲也顯著增加，如圖中c點以有的區(qū)域。因此，最佳的偏壓工作區(qū)是c點以左，否則進入雪崩擊穿區(qū)燒壞管子。由于擊穿電壓會隨溫度漂移，必須根據(jù)環(huán)境溫度變化相應(yīng)調(diào)整工作電壓。第七十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。雪崩光電二極管具有電流增益大，靈敏度高，頻率響應(yīng)快，帶寬可達100GHz。是目前響應(yīng)最快的一種光敏二極管。不需要后續(xù)龐大的放大電路等特點。因此它在微弱輻射信號的探測方向被廣泛地應(yīng)用。在設(shè)計雪崩光敏二極管時，要保證載流子在整個光敏區(qū)的均勻倍增，這就需要選擇無缺陷的材料，必須保持更高的工藝和保證結(jié)面的平整。其缺點是工藝要求高，穩(wěn)定性差，受溫度影響大。第七十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。雪崩光電二極管與光電倍增管比較體積小結(jié)構(gòu)緊湊工作電壓低使用方便但其暗電流比光電倍增管的暗電流大，相應(yīng)的噪聲也較大故光電倍增管更適宜于弱光探測第七十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏二極管陣列

將光敏二極管以線列或面陣形式集合在一起，用來同時探測被測物體各部位提供的不同光信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號的器件。第七十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。象限探測器象限探測器有二象限和四象限探測器，又分光電二極管象限探測器和硅光電池象限探測器。象限探測器是在同一塊芯片上制成兩或四個探測器，中間有溝道將它們隔開，因而這兩或四個探測器有完全相同性能參數(shù)。當(dāng)被測體位置發(fā)生變化時，來自目標(biāo)的輻射量使象限間產(chǎn)生差異，這種差異會引起象限間信號輸出變化，從而確定目標(biāo)方位，同時可起制導(dǎo)、跟蹤、搜索、定位等作用。第七十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。2

光敏三極管（光電三極管）光電三極管是由光電二極管和一個晶體三極管構(gòu)成，相當(dāng)于在晶體三極管的基極和集電極間并聯(lián)一個光電二極管。同光電二極管一樣，光電三極管外殼也有一個透明窗口，以接收光線照射。日前用得較多的是NPN和PNP兩種平面光敏三極管管。第七十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。NPN光電三極管結(jié)構(gòu)原理簡圖第七十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電三極管工作原理NPN光電三極管（3DU型），使用時光電二極管的發(fā)射極接電源負(fù)極，集電極接電源正極。光電三極管不受光時，相當(dāng)于普通三極管基極開路的狀態(tài)。集電結(jié)(基—集結(jié))處于反向偏置，基極電流等于0，因而集電極電流很小，為光電三極管的暗電流。當(dāng)光子入射到集電結(jié)時，就會被吸收而產(chǎn)生電子—空穴對，處于反向偏置的集電結(jié)內(nèi)建電場使電子漂移到集電極，空穴漂移到基極，形成光生電壓，基極電位升高。第八十頁，編輯于星期一：五點五十九分。發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極第八十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。如同普通三極管的發(fā)射結(jié)(基—發(fā)結(jié))加上了正向偏置，當(dāng)基極沒有引線時，集電極電流就等于發(fā)射極電流。這樣晶體三極管起到電流放大的作用。由于光敏三極管基極電流是由光電流供給，因此一般基極不需外接點，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個引腳線。第八十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.光敏二極管與光敏三極管特性比較

1）光照特性

光照特性是指光敏二極管和光敏三極管的光電流與照度之間的關(guān)系曲線，圖3-14是光敏二極管和光敏三極管的光照特性曲線。由圖可見，光敏二極管管的光照特性的線性較好，而光敏三極管管的光電流在弱光照時有彎曲，強光照時又趨向于飽和，只有在中間一段光照范圍內(nèi)線性較好，這是由于光敏三極管管的電流放大倍數(shù)在小電流或大電流時都要下降而造成的。第八十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。2）伏安特性

伏安特性表示為當(dāng)入射光的照度(或光通量)一定時，光敏二極管和光敏三極管輸出的光電流與所加偏壓的關(guān)系。硅光電管的伏安特性曲線。

光敏二極管管光敏三極管管第八十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。光敏三極管管的光電流在毫安量級，光敏二極管管的光電流在微安量級。在零偏壓時光敏三極管管沒有光電流輸出，但光敏二極管管有光電流輸出。

工作電壓較低時輸出電流有非線性，光敏三極管管的非線性更嚴(yán)重。（因為放大倍數(shù)與工作電壓有關(guān)）在一定的偏壓下，光敏三極管管的伏安曲線在低照度時間隔較均勻，在高照度時曲線越來越密第八十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。IL－T特性ID－T特性3）溫度特性光敏二極管和光敏三極管的光電流和暗電流均隨溫度而變化，但光敏三極管管因有電流放大作用，所以它的光電流和暗電流受溫度影響比光敏二極管管大得多，如圖所示。由于暗電流的增加，使輸出信噪比變差，必要時要采取恒溫或補償措施。下圖為光電管的溫度特性第八十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。4）頻率響應(yīng)特性光敏二極管管的頻率特性主要決定于光生載流子的渡越時間。在實際使用時，應(yīng)根據(jù)頻率響應(yīng)要求選擇最佳的負(fù)載電阻。下圖為用脈沖光源測出的2CU型光敏二極管管的響應(yīng)時間與負(fù)載RL的關(guān)系曲線，從圖中可以看出當(dāng)負(fù)載超過104Ω以后，響應(yīng)時間增加得更快。（負(fù)載減小，上下響應(yīng)時間也減小？？）二極管的負(fù)載電阻與響應(yīng)時間的關(guān)系三極管的頻率響應(yīng)特性（UCE=5V,T=25℃）光敏二極管管、PIN管和雪崩光電二極管、光敏三極管管的時間常數(shù)見P66第八十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。光伏二極管、三極管使用要點1光伏二極管、三極管器件有確定的極性，需要加電壓使用時，光電結(jié)必須加反向電壓。使用時對入射光強范圍選擇應(yīng)視用途而定。靈敏度主要決定于器件，但也與使用條件和方法有關(guān)結(jié)型器件響應(yīng)速度都很快，主要取決與負(fù)載電阻和結(jié)電容構(gòu)成的時間常數(shù)靈敏度與頻帶寬度之積為一常數(shù)器件的各種參量差不多都和溫度有關(guān)系除了溫度變化，電、磁場的干擾都會引起電路發(fā)生誤動作，背景光或光反饋也是引起誤動作的重要因素?，F(xiàn)年48歲的謝毅，是中國兩院最年輕女院士，獲2015年度世界杰出女科學(xué)家成就獎。謝毅此次得獎是因為在新型能源材料上面，取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了二維超薄半導(dǎo)體可以提高光電、熱電的轉(zhuǎn)換效率。第八十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。3光電倍增管也稱為真空光電器件是一種建立在外光電效應(yīng)、二次電子發(fā)射效應(yīng)和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑽⑷豕庑盘栟D(zhuǎn)換成光電子并獲倍增效應(yīng)的真空光電發(fā)射器件。光電倍增管是基于外光電效應(yīng)的器件，它包括真空光電二極管、光電倍增管、變像管、像增強管和真空電子束攝像管。第八十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電管：光電倍增管：被半導(dǎo)體光電器件取代

極高靈敏度～106

快速響應(yīng)～pS應(yīng)用：微弱光信號、快速脈沖弱光信號真空光電器件缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜工作電壓高體積龐大優(yōu)點：靈敏度高穩(wěn)定性好響應(yīng)速度快噪聲小第九十頁，編輯于星期一：五點五十九分。真空光電管構(gòu)造示意圖

真空光電管由玻殼、光電陰極和陽極三部分組成

1光電管第九十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。充氣型光電管：光電管的特點：光電陰極面積大，靈敏度較高，一般積分靈敏度可達20～200μA/lm；暗電流小，最低可達10-14A；光電發(fā)射弛豫過程極短。

缺點：真空光電管一般體積都比較大、工作電壓高達百伏到數(shù)百伏、玻殼容易破碎等

第九十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。入射光窗

(a)側(cè)窗式(b)端窗式1）光入射通道2）短波閾值作用：1）基本結(jié)構(gòu)第九十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。硼硅玻璃（無鉀玻璃）

常用的玻璃材料，可以透過從近紅外至300nm的入射光，不適合于紫外區(qū)的探測。透紫玻璃（UV玻璃）

很好地透過紫外光，和硼硅玻璃一樣被廣泛使用。分光應(yīng)用領(lǐng)域一般都要求用透紫玻璃，其截止波長可接近185nm。

窗口材料合成石英

紫外光波長延伸至160nm氟化鎂（鎂氟化物）極好的紫外線透過性，接近115nm，藍寶石紫外光波長延伸至150nm

第九十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。2）光電陰極作用:1)光電轉(zhuǎn)換能力2)長波波長閾值3)決定整管靈敏度第九十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。3）.電子倍增極

－－由許多倍增極組成，決定整管靈敏度最關(guān)鍵部分作用－－倍增10-15級倍增極第九十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。2.工作原理1）.光子透過入射窗口入射在光電陰極上;2).光電陰極上的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中;3).光電子通過電場加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入射到第一倍增級上，倍增級將發(fā)射出比入射電子數(shù)目更多的二次電子。入射電子經(jīng)N級倍增極倍增后，光電子就放大N次；4).經(jīng)過倍增后的二次電子由陽極收集，形成陽極光電流。第九十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電倍增管應(yīng)用舉例濱松生產(chǎn)的高通量（high-throughput）PET系統(tǒng)第九十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電倍增管應(yīng)用舉例

PET掃描圖像顯示了許多疾病的早期征兆

第九十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2.3 發(fā)光器件光源相干源（激光）非相干源（光電源）熱輻射光源（白熾燈、鹵鎢燈）氣體放電光源（汞燈、脈沖氙燈）固體發(fā)光光源（發(fā)光二極管）第一百頁，編輯于星期一：五點五十九分。1、發(fā)光二極管（注入式場致發(fā)光光源）

是少數(shù)載流子在PN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。發(fā)光二極管（LED）的類型表面發(fā)光二極管（SLED）側(cè)面發(fā)光二極管（ELED）平面LED圓頂型LED超發(fā)光LED第一百零一頁，編輯于星期一：五點五十九分。（1）發(fā)光二極管的原理加正向偏壓基片NP電極鋁電極SiO2發(fā)光二極管原理結(jié)構(gòu)第一百零二頁，編輯于星期一：五點五十九分。（2）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、綠、藍、紅外等各種顏色的發(fā)光二極管（3）響應(yīng)時間

是指注入電流后發(fā)光二極管起亮（上升）或熄滅（衰減）的時間。上升時間隨電流的增大近似地成指數(shù)減小。（4）工作電壓和工作電流LED（發(fā)光二極管）的工作電壓隨制造材料不同也不同。普通做提醒指示用磷砷化鎵材料的在1.55V-----1.85V之間;磷化鎵材料的在1.85V-----2.15V之間，這種LED有紅、綠、黃、橙（雙色LED)多種發(fā)光顏色供選擇。一般工作電流很小，約在5-----10mA(0.005A-----0.010A),亮度不是很高，不能用于照明。手電筒中用的LED是一種超高亮度的，它的工作電壓較高，通常為3.35V------3.65V,工作電流也相對較大，在30mA-----50mA，亮度很高，目前發(fā)光顏色單一，為冷光色。

第一百零三頁，編輯于星期一：五點五十九分。（4）發(fā)光二極管的應(yīng)用數(shù)字、文字及圖像顯示指示、照明光源光電開關(guān)、光電報警、光電遙控、光電耦合

數(shù)碼管K1K2K3K4K5+VKabcdefg5×7點陣器件的基本顯示電路第一百零四頁，編輯于星期一：五點五十九分。2、激光器能發(fā)射激光的裝置。按工作介質(zhì)分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類。近來還發(fā)展了自由電子激光器，大功率激光器通常都是脈沖式輸出。第一百零五頁，編輯于星期一：五點五十九分。激光器的原理工作原理：激光是受激輻射的光放大，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，增益大于損耗。激光器組成：由三部分組成：工作物質(zhì)，諧振腔和泵浦源。激光的特性：

單色性，方向性，高亮度，相干性。泵浦源工作物質(zhì)第一百零六頁，編輯于星期一：五點五十九分。激光器的特性參數(shù)功率（平均／峰值），能量波長，頻率，線寬脈沖寬度，重復(fù)頻率光斑直徑，發(fā)散角，Ｍ－平方因子模式，波長可調(diào)諧性穩(wěn)定性（波長／頻率／功率／能量／方向等），壽命，光電效率第一百零七頁，編輯于星期一：五點五十九分。激光器的類型氣體、固體、半導(dǎo)體激光器紫外、可見和紅外激光器連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)和脈沖激光器單頻、單模激光器可調(diào)諧激光器超短脈沖激光器第一百零八頁，編輯于星期一：五點五十九分。He-Ne激光器的基本結(jié)構(gòu)形式氣體激光器光束質(zhì)量好，線寬窄，相干性好，譜線豐富。效率低，能耗高，壽命較短，體積大。原子（氦－氖）激光器，離子（氬，氪，金屬蒸汽）激光器，分子（CO2,CO,準(zhǔn)分子)激光器。第一百零九頁，編輯于星期一：五點五十九分。固體激光器運行方式多樣：連續(xù)，脈沖，調(diào)Ｑ，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；主要在紅外波段工作，采用光學(xué)泵浦方式；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長，穩(wěn)定可靠；Nd：YAG，紅寶石，釹玻璃激光器。第一百一十頁，編輯于星期一：五點五十九分。固體激光晶體棒第一百一十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。固體激光實驗裝置第一百一十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。微型固體激光器第一百一十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。半導(dǎo)體激光器體積小，效率高，能耗低，壽命長，穩(wěn)定可靠；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；可批量生產(chǎn)，單片集成；發(fā)散角大，溫度特性差，容易產(chǎn)生噪聲。第一百一十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。半導(dǎo)體激光器第一百一十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。白光激光器第一百一十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。激光器在光電檢測中的應(yīng)用激光測距，測長，測平面度等激光大氣污染檢測激光ＤＮＡ檢測激光海洋探測激光制導(dǎo)激光雷達激光干涉測量（探傷）激光全息測量第一百一十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。激光武器——

死光武器一般指激光武器

激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。根據(jù)作戰(zhàn)用途的不同，激光武器可分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、CO2激光器等。第一百一十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2.4 光電耦合器件類型：光電耦合／隔離器：在電路之間傳遞信息，又能實現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。光傳感器：用于檢測物體的位置或物體有無的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)：發(fā)光器件：LED，LD光接收器件：光電二極管／三極管，光電池，光敏電阻。定義：發(fā)光器件與光接收器件的組合器件（光耦合器）。電路符號第一百一十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。1工作原理和特點工作原理：發(fā)光器件與光接收器件封裝一體(有金屬封裝和樹脂封裝),但不接觸，有很強的電氣絕緣性（高于兆歐量級），信號通過光傳輸。發(fā)光管引線（a）黑色樹脂封裝

發(fā)光管管芯光電管管芯光電管引線黑色樹脂發(fā)光管引線發(fā)光管管芯光電管引線光電管管芯金屬殼(b)金屬殼封裝第一百二十頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電耦合繼電器光電隔離器（傳感器）第一百二十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。幾種不同封裝的光電耦合器件結(jié)構(gòu)（a）對射式（b）反光式第一百二十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。2.光電耦合器件的特點

⑴

具有電隔離的功能

它的輸入、輸出信號間完全沒有電路的聯(lián)系，所以輸入和輸出回路的電子零位可以任意選擇。絕緣電阻高達1010~l012Ω，擊穿電壓高達100~25kV，耦合電容小于1PF。

⑵

信號傳輸方式

信號傳輸是單向性的，不論脈沖、直流都可以使用。適用于模擬信號和數(shù)字信號。

⑶

具有抗干擾和噪聲的能力

它作為繼電器和變壓器使用時，可以使線路板上看不到磁性元件。它不受外界電磁干擾、電源干擾和雜光影響。

第一百二十三頁，編輯于星期一：五點五十九分。⑷

響應(yīng)速度快

⑹即具有耦合特性又具有隔離特性

它能很容易地把不同電位的兩組電路互連起來，圓滿地完成電平匹配、電平轉(zhuǎn)移等功能；

一般可達微秒數(shù)量級，甚至納秒數(shù)量級。它可傳輸?shù)男盘栴l率在直流至10MHz之間。

⑸

實用性強

具有一般固體器件的可靠性，體積小(一般φ6×6mm)，重量輕，抗震，密封防水，性能穩(wěn)定，耗電省，成本低，工作溫度范圍在－55~+l00℃之間。

第一百二十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。3、光電耦合器件的特性參數(shù)：（1）電流傳輸比β在直流工作狀態(tài)下，將光電耦合器件的集電極電流Ic與發(fā)光二極管的注入電流IF之比，定義為光電耦合器件的電流傳輸比，用β表示。在其中部取一工作點Q：在傳輸小信號時，交流電流傳輸比：Ic1Ic3Ic2IC/mAIF2IF3IF1QQ2Q1Q3ΔIFΔIFΔIFOUC/V圖3-49光電耦合器的輸出特性曲線第一百二十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。10302050406070020401006080120IF/mAβ/%圖3-50IF與β的關(guān)系曲線第一百二十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。（2）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件的頻率響應(yīng)最高，其fm接近于10MHzfm1fm3fm2f/MHz0.7071.0相對輸出0RL1>RL2>RL3RL1RL2RL3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第一百二十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。4光電耦合器件的抗干擾特性強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：光電耦合器的輸入阻抗很低，一般為10Ω~1KΩ，而干擾源的內(nèi)阻很大，一般為103~106Ω，按一般分壓比的原理來計算，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；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，由于沒有足夠的能量，也不能使發(fā)光二極管發(fā)光；第一百二十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。光電耦合器件的輸入/輸出端是用光耦合的，且這種耦合又在一個密封管殼內(nèi)進行的，因而不會受到外界光的干擾；光電耦合器件的輸入/輸出間的寄生電容很?。?.5~2pF），絕緣電阻又非常大（1011~1013Ω

），因而輸出系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾噪聲很難通過光電耦合器件反饋到輸入系統(tǒng)中。第一百二十九頁，編輯于星期一：五點五十九分。5光電耦合器件的應(yīng)用

（1）用于電平轉(zhuǎn)換

工業(yè)控制系統(tǒng)所用集成電路的電源電壓和信號脈沖的幅度常不盡相同，如TTL的電源為5V，HTL為12V，PMOS為－22V，CMOS則為5~20V。如果在系統(tǒng)中必須采用二種集成電路芯片，就必需對電平進行轉(zhuǎn)換，以便邏輯控制的實現(xiàn)。

圖5-53所示為利用光電耦合器件實現(xiàn)PMOS電路的電平與TTL電路電平的轉(zhuǎn)換電路。光電耦合器件不但使前后兩種不同電平的脈沖信號耦合起來而且使輸入與輸出電路完全隔離。

第一百三十頁，編輯于星期一：五點五十九分。（2）

用于邏輯門電路

利用光電耦合器件可以構(gòu)成各種邏輯電路，圖3-54所示為兩個光電耦合器組成的與門電路，如果在輸入端Ui1和Ui2同時輸入高電平"1"，則兩個發(fā)光二極管GD1和GD2都發(fā)光，兩個光敏三極管TD1和TD2都導(dǎo)通，輸出端就呈現(xiàn)高電平“1”。若輸入端Ui1或Ui2中有一個為低電平“0”，則輸出光電三極管中必有一個不導(dǎo)通，使得輸出信號為“0”，故為與門邏輯電路，Uo=Ui1·Ui2。光電耦合器件還可以構(gòu)成與非、或、或非、異或等邏輯電路。

第一百三十一頁，編輯于星期一：五點五十九分。

圖3-55所示典型應(yīng)用電路中左側(cè)的輸入電路電源為13.5V的HTL邏輯電路，中間的中央運算器、處理器等電路為+5V電源，后邊的輸出部分依然為抗干擾特性高的HTL電路。

將這些電源與邏輯電平不同的部分耦合起來需要采用光電耦合器。

輸入信號經(jīng)光電耦合器送至中央運算、處理部分的TTL電路，TTL電路的輸出又通過光電耦合器送到抗干擾能力高的HTL電路，光電耦合器成了TTL和HTL兩種電路的媒介。

高閾值邏輯(HighThresholdLogic，簡稱HTL)特點是閾值電壓比較高。當(dāng)電源電壓為15V時，閾值電壓達7-8V。有較強的抗干擾能力。TTL高電平3.6~5V，低電平0V~2.4V，CMOS電平Vcc可達到12V，CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc，而輸出低電平約為0.1Vcc。第一百三十二頁，編輯于星期一：五點五十九分。

（3）

隔離方面的應(yīng)用

有時為隔離干擾，或者為使高壓電路與低壓信號分開，可采用光電耦合器。圖3-55所示電路中表明了光電耦合器件的又一個重要的功能，即隔離功能。

在電子計算機與外圍設(shè)備相連的情況下，會出現(xiàn)感應(yīng)噪聲、接地回路噪聲等問題。為了使輸入、輸出設(shè)備及長線傳輸設(shè)備等外圍設(shè)備的各種干擾不竄入計算機，以便提高計算機工作的可靠性，亦采用光電耦合器把計算機與外圍設(shè)備隔離開來。

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可控硅控制電路中的應(yīng)用

可控硅整流器，或SCR，是一種很普通的單向低壓控制高壓的器件，可以將其用于光觸發(fā)的形式。同樣，雙向可控硅是由一種很普通的SCR發(fā)展改進的器件，它也可用于光觸發(fā)形式。將一只SCR和一只LED密封在一個封裝中，就可以構(gòu)成一只光耦合的SCR；而將一只雙向可控硅和一只LED密封在一個封裝中就可以制成一只光耦合的雙向可控硅。

第一百三十四頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2.5光電位置敏感器件（PSD）PSD用于測量光斑的位置或位置的移動量右圖為一維PSD結(jié)構(gòu)示意圖，光束入射光敏層,在入射位置產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號電荷,該電荷形成的光電流(I1,I2)由信號電極1和2輸出，３為公共電極XＡ:位置信號I0=I1+I2

Ｐ層i層Ｎ層L光LxAI1I2I0１２３A0第一百三十五頁，編輯于星期一：五點五十九分。二維PSD的工作原理x,yY1Y2X3X4Ubb(N)第一百三十六頁，編輯于星期一：五點五十九分。3.2.6光熱輻射檢測器件

工作原理：基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)而制成的將入射到器件的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能（入射輻射引起升溫階段），然后將熱能轉(zhuǎn)換成電能（各種電信號的輸出）特點：工作時不需要制冷，光譜響應(yīng)無波長選擇；熱時間常數(shù)一般為毫秒至秒的數(shù)量級，與器件的大小、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)成正比，因此，所有的熱敏器件都被涂黑；另外，還與工作頻率f有關(guān)，f增高，溫升下降第一百三十七頁，編輯于星期一：五點五十九分。1、熱敏電阻大部分半導(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。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)載電阻兩端電壓的變化，并給出電信號。特點（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10-100倍；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以測量近似幾何點的溫度；電阻率高，熱慣性小，適宜做動態(tài)測量；阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性，溫度升高時，其電阻值下降，同時靈敏度也下降；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。第一百三十八頁，編輯于星期一：五點五十九分。半導(dǎo)體對光的吸收本征和雜質(zhì)吸收產(chǎn)生光生載子晶格吸收、自