光电式传感器（转载）

光电式传感器

光电效应与光电器件
光电效应
　　光电效应可以分为以下三种类型。
　　（1）外光电效应
　　在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。
　　只有当光子能量大于逸出功时，即 时，才有电子发射出来，即有光电效应，当光子的能量等于逸出功时，即 时，逸出的电子初速度为0，此时光子的频率 为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。
　　利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
　　（2）光电导效应
　　在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。
　　利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。
　　（3）光生伏特效应
　　在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
　　利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。 　　

各种光电器件都有下述特性：
（1）光电流 光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
（2）暗电流 光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
（3）光照特性 当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。一般可表示为 。
（4）光谱特性 当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系 ，称为光谱特性。
光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
（5）伏安特性 在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系 称为伏安特性。
（6）频率特性 在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率f变化的关系： 、 称为频率特性。
（7）温度特性 环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为温度特性。