《光敏电阻》课件.ppt

第第3 3章章 光电导探测器光电导探测器Photoconductive-光敏电阻光敏电阻(PC)利用具有光电导效应的材料利用具有光电导效应的材料（如（如SiSi、GeGe等本征半导体等本征半导体与杂质半导体，以及与杂质半导体，以及CdSCdS、CdSeCdSe、PbSPbS等）等）可以制成电导率可以制成电导率随入射光辐射量变化而变化的器件，这类器件被称为随入射光辐射量变化而变化的器件，这类器件被称为光电光电导器件或光敏电阻导器件或光敏电阻，简称简称PC。问题：什么是光电导效应？问题：什么是光电导效应？物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，引起载流子浓度的变化，从而改变了物质电导收，引起载流子浓度的变化，从而改变了物质电导率的现象称为光电导效应。率的现象称为光电导效应。第第3 3章章 光电导探测器光电导探测器3.1 3.1 结构及工作原理结构及工作原理3.2 3.2 主要特性参数主要特性参数3.4 3.4 偏置电路和应用偏置电路和应用3.1.1 3.1.1 材料及分类材料及分类本征型光敏电阻：本征型光敏电阻：杂质型光敏电阻：杂质型光敏电阻：本征光电导探测器本征光电导探测器利用利用本征光电导本征光电导效应效应制成的器件，如硫化镉制成的器件，如硫化镉(CdS)(CdS)、碲镉、碲镉汞汞(Hg(Hg1-1-x xCdCdx xTe)Te)、硫化铅、硫化铅(PbS)(PbS)等。一般等。一般在室温下工作，适用于可在室温下工作，适用于可见光和近红外见光和近红外辐射探测。辐射探测。杂质光电导探测器杂质光电导探测器利用利用杂质光电杂质光电导效应导效应制成的器件，如锗掺汞制成的器件，如锗掺汞(Ge:Hg)(Ge:Hg)、锗掺铜锗掺铜(Ge:Cu)(Ge:Cu)、和硅掺砷、和硅掺砷(Si:As)(Si:As)等。等。通常通常必须在低温必须在低温下工作，常用于下工作，常用于中、中、远红外远红外辐射探测辐射探测 多晶光电导探测器多晶光电导探测器(自学自学)杂质型光敏电阻：极低温度下工作杂质型光敏电阻：极低温度下工作?以以N N型为例：型为例：Ed Ec EdR负载电流与光敏电阻无关，近似负载电流与光敏电阻无关，近似保持常数。保持常数。特点：输出信号电流取决于光敏电阻和负载电阻的比特点：输出信号电流取决于光敏电阻和负载电阻的比值，与偏置电压成正比；电压信噪比高，适于弱信号值，与偏置电压成正比；电压信噪比高，适于弱信号检测。检测。b b 恒压偏置电路恒压偏置电路RLRP特点特点:输出信号与光敏电阻无关输出信号与光敏电阻无关 便于检测电路时光敏电阻的更换便于检测电路时光敏电阻的更换光敏电阻上的电压保持不变。光敏电阻上的电压保持不变。C C微变等效电路微变等效电路:1 1、照明灯的光电控制电路、照明灯的光电控制电路CKVDRCdS常闭常闭灯灯220V半波整流半波整流测光与控制测光与控制执行控制执行控制光敏电阻的应用实例光敏电阻的应用实例数码相机为什么能实现自动曝光？数码相机为什么能实现自动曝光？光敏电阻的应用实例光敏电阻的应用实例应用电路举例应用电路举例2.2.光敏电阻用于照相机自动曝光电路光敏电阻用于照相机自动曝光电路：光照强：光照强：曝光时间短曝光时间短光照弱：光照弱：曝光时间长曝光时间长数码相机数码相机NIKON53 3、火焰检测报警器、火焰检测报警器3光电导探测器噪声主要包括：光电导探测器噪声主要包括：热噪声、热噪声、g-r噪声和噪声和1f噪声噪声本章小结：本章小结：1利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导探测器：利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导探测器：本征光电导探测器和杂质光电导探测器本征光电导探测器和杂质光电导探测器 光谱响应范围可从紫外远红外波段光谱响应范围可从紫外远红外波段2光电流光电流Ip=(e/hv)M，M内增益，与器件材料、性质内增益，与器件材料、性质和外加电场大小有关和外加电场大小有关4上限截止频率上限截止频率fc或响应时间或响应时间，与光电导探测器的光生，与光电导探测器的光生载流子的平均寿命有关。响应频率仅在几兆赫的数量级。载流子的平均寿命有关。响应频率仅在几兆赫的数量级。5偏置电路：恒流电路、恒压电路、交流等效电路偏置电路：恒流电路、恒压电路、交流等效电路本章作业本章作业1 1、P91P91：3-33-3，3-43-4，3-53-5，3-93-92 2、P92:3-7P92:3-73 3、上网查找：光敏电阻的一个应用实例并、上网查找：光敏电阻的一个应用实例并说明原理。说明原理。习题习题3-9指导：指导：3-9 如图如图324所示的电路，耦合电容所示的电路，耦合电容C足够大，在交流回路足够大，在交流回路中其容抗可以忽略不计。光敏电阻中其容抗可以忽略不计。光敏电阻Rp的参数为的参数为Sg=210-5 Slx，10-3 s，Rl4k，R2=2k，Ub=50V，暗电阻，暗电阻Rd=1M，若光敏电阻所受的光照度为：，若光敏电阻所受的光照度为：e=(16+4sint)1x.(1)画出等效电路图；画出等效电路图；(2)求通过求通过R2电流的有效值；电流的有效值；(3)求输出电压求输出电压Uo的有效值的有效值;(4)求上限截止频率求上限截止频率fHC。习题习题3-9指导：指导：