IFM易福門傳感器入門級初級知識
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光傳感器及光敏元件
光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發(fā)展迅速、品種繁多、應(yīng)用廣泛。市場出售的有光敏電阻器、光電二極管、光電三極管、光電耦合器和光電池等。
1 光敏電阻器
光敏電阻器由能透光的半導(dǎo)體光電晶體構(gòu)成 ,因半導(dǎo)體光電晶體成分不同,又分為可見光光敏電阻(硫化鎘晶體)、紅外光光敏電阻(砷化鎵晶體)、和紫外光光敏電阻(硫化鋅晶體)。當(dāng)敏感波長的光照半導(dǎo)體光電晶體表面,晶體內(nèi)載流子增加,使其電導(dǎo)率增加(即電阻減小)。
光敏電阻的主要參數(shù):
◆光電流 、亮阻:在一定外加電壓下,當(dāng)有光(100lx照度)照射時(shí),流過光敏電阻的電流稱光電流;外加電壓與該電流之比為亮阻,一般幾kΩ~幾十kΩ。
◆暗電流、暗阻:在一定外加電壓下,當(dāng)無光( 0 lx照度)照射時(shí),流過光敏電阻的電流稱暗電流;外加電壓與該電流之比為暗阻,一般幾百kΩ~幾千kΩ以上。
◆zui大工作電壓:一般幾十伏至上百伏。
◆環(huán)境溫度:一般-25℃至 +55℃,有的型號可以-40℃至+70℃。
◆額定功率(功耗):光敏電阻的亮電流與外電壓乘積;可有5mW至300mW多種規(guī)格選擇。
◆光敏電阻的主要參數(shù)還有響應(yīng)時(shí)間、靈敏度、光譜響應(yīng)、光照特性、溫度系數(shù)、伏安特性等。
值得注意的是,光照特性(隨光照強(qiáng)度變化的特性)、溫度系數(shù)(隨溫度變化的特性)、伏安特性不是線性的,如以CdS(硫化鎘)光敏電阻的光阻有時(shí)隨溫度的增加而增大,有時(shí)隨溫度的增加又變小。
硫化鎘光敏電阻器的參數(shù):
型號規(guī)格 MG41-22 MG42-16 MG44-02 MG45-52
環(huán)境溫度(℃) -40~+60 -25~+55 -40~+70 -40~+70
額定功率(mW) 20 10 5 200
亮阻,100lx(kΩ) ≤2 ≤50 ≤2 ≤2
暗阻, 0lx(MΩ) ≥1 ≥10 ≥0.2 ≥1
響應(yīng)時(shí)間 (ms) ≤20 ≤20 ≤20 ≤20
zui高工作電壓(v) 100 50 20 250
部分類型CdS光敏電阻符號及外形圖
2 光電二極管
和普通二極管相比,除它的管芯也是一個(gè)PN結(jié)、具有單向?qū)щ娦阅芡猓渌町惡艽?。首先管芯?nèi)的PN結(jié)結(jié)深比較淺(小于1微米),以提高光電轉(zhuǎn)換能力;第二PN結(jié)面積比較大,電極面積則很小,以有利于光敏面多收集光線;第三光電二極管在外觀上都有一個(gè)用有機(jī)玻璃透鏡密封、能匯聚光線于光敏面的“窗口";所以光電二極管的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于光敏電阻。
常見的幾種光電二極管及符號如下:
2DU有前極、后極、環(huán)極三個(gè)極。其中環(huán)極是為了減小光電二極管的暗電流和增加工作穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)增加的,應(yīng)用時(shí)需要接電源正極。光電二極管的主要參數(shù)有:zui高工作電壓(10~50V),暗電流(≤0.05~1微安),光電流(>6~80微安),光電靈敏度、響應(yīng)時(shí)間(幾十ns~幾十μs)、結(jié)電容和正向壓降等。
光電二極管的優(yōu)點(diǎn)是線性好,響應(yīng)速度快,對寬范圍波長的光具有較高的靈敏度,噪聲低;缺點(diǎn)是單獨(dú)使用輸出電流(或電壓)很小,需要加放大電路。適用于通訊及光電控制等電路。
光電二極管的檢測可用萬用表R×1K擋,避光測正向電阻應(yīng)10KΩ~200 KΩ,反向應(yīng)∞,去掉遮光物后向右偏轉(zhuǎn)角越大,靈敏度越高。
光電三極管可以視為一個(gè)光電二極管和一個(gè)三極管的組合元件,由于具有放大功能,所以其暗電流、光電流和光電靈敏度比光電二極管要高得多,但結(jié)構(gòu)原因使結(jié)電容加大,響應(yīng)特性變壞。廣泛應(yīng)用于低頻的光電控制電路。
常見的光電三極管形狀及符號如下:
半導(dǎo)體光電器件還有MOS結(jié)構(gòu),如掃描儀、攝象頭中常用的CCD(電荷耦合器件)就是集成的光電二極管或MOS結(jié)構(gòu)的陣列。
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