自动检测与转换技术第六.ppt

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第一页,共三十八页,2022年,8月28日 物质受到光照会发生某些电学特性的变化,这一现象称为光电效应。 光电效应: 光电子发射效应 (外光电效应) 光电导效应 (内光电效应) 光生伏特效应 三种类型 发生在物体内部 发生在物体表面 半导体 金属 光电器件 * * 第二页,共三十八页,2022年,8月28日 当物质受到光照射时,电子得到了足够的光能会从物质表面上放射出来的现象,称为光电子发射。 普通光电管和光电倍增管就是利用这种原理制成的。 光电子发射效应(外光电效应) 当物质受到光的照射时,载流子的浓度增加, 电导率增大的现象,称为光电导效应。 光敏电阻就是利用这种效应制成的。 光电导效应 (内外光电效应) 光电式传感器 * * 第三页,共三十八页,2022年,8月28日 当物质受到光的照射时,两种材料的界面上产生电动势的效应,称为光生伏特效应。 光电池就是利用这种效应制成的。 光生伏特效应(内外光电效应) 光电发射型器件 非电量 转换 光亮变化 光子 光电 器件 光电效应 电流 (电子) 光电式传感器 * * 第四页,共三十八页,2022年,8月28日 6.1.2 光电管 一 概念: 光电管: 将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电管通常用于自动控制、光度学测量和强度调制光的检测。如用于保安与警报系统、计数与分类装置、影片音膜复制与还音、彩色胶片密度测量以及色度学测量等。 第五页,共三十八页,2022年,8月28日 二 结构和工作原理: 图8-15甲是一种真空光电管,玻璃泡里的空气已经抽出,有的光电管的玻璃泡里充有少量的惰性气体(如氩、氖、氦等).泡的内半壁涂有碱金属,例如钠、锂、铯,作为阴极K.泡内另有一阳极A.使用时像图8-15乙那样把它连在电路里,当光照射到光电管的阴极K时,电路里就产生电流,电流的强度取决于照射光的强度.光电管不能用强光照射,否则容易老化失效.光电管产生的电流很弱,应用时可以用放大器把它放大. 第六页,共三十八页,2022年,8月28日 光电管的类型 基于外光电效应的基本光电转换器件真空光电管和充气光电管两类。 真空光电管 : 真空光电管(又称电子光电管)由封装于真空管内的光电阴极和阳极构成。当入射光线穿过光窗照到光阴极上时,由于外光电效应(见光电式传感器),光电子就从极层内发射至真空。在电场的作用下,光电子在极间作加速运动,最后被高电位的阳极接收,在阳极电路内就可测出光电流,其大小取决于光照强度和光阴极的灵敏度等因素。 第七页,共三十八页,2022年,8月28日 按照光阴极和阳极的形状和设置的不同,光电管一般可分为 5种类型。 ①中心阴极型:这种类型由于阴极面积很小,受照光通量不大,仅适用于低照度探测和光子初速度分布的测量。 ②中心阳极型:这种类型由于阴极面积大,对入射聚焦光斑的大小限制不大;又由于光电子从光阴极飞向阳极的路程相同,电子渡越时间的一致性好;其缺点是光电子接收特性差,需要较高的阳极电压(图a)。 第八页,共三十八页,2022年,8月28日 ③半圆柱面阴极型:这种结构有利于增加极间绝缘性能和减少漏电流(图b)。 ④平行平板极型:这种类型的特点是光电子从阴极飞向阳极基本上保持平行直线的轨迹,电极对于光线入射的一致性好。 ⑤带圆筒平板阴极型:它的特点是结构紧凑、体积小、工作稳定。 第九页,共三十八页,2022年,8月28日 充气光电管:   充气光电管(又称离子光电管)由封装于充气管内的光阴极和阳极构成。它不同于真空光电管的是,光电子在电场作用下向阳极运动时与管中气体原子碰撞而发生电离现象。由电离产生的电子和光电子一起都被阳极接收,正离子却反向运动被阴极接收。因此在阳极电路内形成数倍于真空光电管的光电流。 充气光电管的电极结构也不同于真空光电管。常用的电极结构有中心阴极型、半圆柱阴极型和平板阴极型。充气光电管最大缺点是在工作过程中灵敏度衰退很快,其原因是正离子轰击阴极而使发射层的结构破坏。 第十页,共三十八页,2022年,8月28日 充气光电管按管内充气不同可分为单纯气体型和混合气体型。 ①单纯气体型:这种类型的光电管多数充氩气,优点是氩原子量小,电离电位低,管子的工作电压不高。有些管内充纯氦或纯氖,使工作电压提高。 ②混合气体型:这种类型的管子常选氩氖混合气体,其中氩占10%左右。由于氩原子的存在使处于亚稳态的氖原子碰撞后即能恢复常态,因此减少惰性。 第十一页,共三十八页,2022年,8月28日 光电管的特性 ? (1).光电管的光谱特性?

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