检测第10章.ppt.ppt

10.1 概述 光电传感器不仅具有检测物理量的功能，利用光电开关器件还可以对电路进行控制，具有这两个功能的光电传感器电路称为光电测控电路。 MGK系列光电开关还有下列一些特点： (1) 对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便。 (2) 对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化。 (3) 响应速度快，高速光电开关的响应时间可达到0.1ms，每分钟可进行30万次检测操作，能检出高速移动的微小物体。 (4) 采用专用集成电路和先进的SMBG表面安装工艺，具有很高的可靠性。 (5) 体积小（最小仅20×31×12mm3）、重量轻，安装调试简单，并具有短路保护功能。 10.2 光敏晶体管和光敏电阻 10.2.1 光敏晶体管 光敏晶体管通常指光敏二极管、光敏三极管和光敏晶闸管，它们的工作原理也是基于内光电效应，它们与光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。 1. 光敏二极管 (1) 光敏二极管的结构与工作原理 光敏二极管又称为光电二极管，它的结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，如图10.1(a)所示。 光敏二极管与普通二极管的不同之处在于PN结装在透明管壳的顶部，可以直接受到光照。光敏二极管的内部结构如图10.1(b)所示。光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态，它的符号及其在电路中的接法分别如图10.1（c）、（d）所示。 （e） 图10.1 光敏二极管的结构和工作原理 (2) 光敏二极管的主要技术参数 ① 最高反向工作电压：指光敏二极管在无光条件下，反向漏电流不大于0.1μA时所能承受的最高反向电压。 ② 暗电流：指光敏二极管在无光照、最高反向电压条件下的漏电流。暗电流越小光敏二极管的性能越稳定，检测弱光的能力越强。一般锗二极管的暗电流比较大，约为几个微安，硅光敏二极管的暗电流则小于0.1μA。 ③ 光电流：指光敏二极管受一定的光照、在最高反向电压产生的电流，其值越大越好。 ④ 灵敏度：反应光敏二极管对光的敏感程度的一个参数，由在每微瓦的入射光能量下所产生的光电流来表示。其值越高，说明光敏二极管对光的反应就越灵敏。 ⑤ 响应时间：表示光敏二极管将光信号转换成电信号所需要的时间。响应时间越短，说明其光电转换速度越快，即工作频率越高。 除此之外，还有结电容、正向压降、光谱范围和峰值波长等参数。另外，还有PIN结光电二极管、雪崩光电二极管等。 2. 光敏三极管 (1) 光敏三极管的结构与工作原理 光敏三极管(也称为光敏晶体管)的结构与一般三极管很 相似，为适应光电转换的要求，它的基区做得较大，而 且基极往往不接引线，发射区面积做得比较小，并在基 区边缘，以避免发射极引线遮住基区影响灵敏度。 光敏三极管有NPN型和PNP型两种，它在结构上与普 通三极管类似，通常只有两个电极（也有三个的）。 NPN型的结构简化图及基本电路如图10.2(a)所示；PNP 型的结构简化图及基本电路如图10.2(b)所示。 暗电流 集电极光电流 图10.2 光敏三极管的结构和工作电路 (2) 光敏三极管的基本特性 ① 光敏三极管的光谱响应 图10.3所示为光敏三极管的光谱响应曲线。 ② 光敏三极管的伏安特性 光敏三极管在不同的照度下的伏安特性如图10.4所示 . 图10.3 光敏三极管的光谱特性 图10.4 光敏三极管的伏安特性 ③ 光敏三极管的温度特性 图10.5所示为锗光敏三极管的温度特性曲线，光敏三 极管的暗电流与温度的关系如图10.5(a)所示；光电流与 温度的关系如图10.5(b)所示。 图10.5 锗光敏三极管的温度特性 ④ 光敏三极管的时间常数 实验证明，光敏三极管可看成一个小惯性环节.一般锗管的时间常数约为 ,而硅管的时间常数约为 左右。若检测装置要求快速，可选择硅光敏晶体 管。 3. 光敏晶闸管 光敏晶闸管（LCR）又称为光控晶闸管（或光控可控 硅），由光辐射触发而导通，其结构如图10.6(a)所示。 它有三个引出电极，分别为阳极A、阴极K、控制极G； 它有三个PN结.光敏晶闸管的符号如图10.6(b)所示；其 等效电路如图1