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    光電式傳感器原理與應用檢測儀器安全性有哪些?

    來源:技術文章    更新時間:2023-12-11    瀏覽:140次

    光電效應和光電器件

       在入射光極為微弱時,光電管能產生的光電流很小,即使光電流能被放大,但噪聲也購被放大了;為了克服這個缺點,就要采用光電倍增管。

    光電管

       光電管的結構如圖..所示。在一個真空的玻璃泡內裝有兩個電極;光電陰極和陽極。光電陰極有的是貼附在玻璃泡內壁,有的是涂在半圓筒形的金屬片上,陰極對光敏感的一面是向內的,在陰極前裝有單根金屬絲或環狀的陽極,當陰極受到適當波長的光線照射時便發射電子,電子被帶正電位的陽極所吸引,這樣在光電管內就產生了電子流,在外電路中便產生了電流。

    光電倍增管

       入射光在光電陰極上激發電子,由于各極間有電場存在,所以陰極激發電子被加速,轟擊第一倍增極,這些倍增管倍增極的幾何形狀被設計成每個極都能接收前一極的二次電子,而在各倍增極上順序加上越來越高的正電壓。這樣如果在光電陰極上由于入射光的作用發射出一個電子,這個電子將被第一倍增極的正電壓所加速而轟擊第一倍增極。設這時第一倍增極有σ個二次電子發出,這σ個電子又轟擊第二倍增極,而其產生的二次電子又增加σ倍,經過n個倍增極后,原先一個電子將變為σn個電子,這些電子最后被陽極所收集而在光電陰極與陽極之間形成電流。構成倍增極材料的σ>,設σ=,在n=時,放大倍數為σ=≈,可見,光電倍增管的放大倍數是很高的。

       當光能量一定時,陽極電壓與陽極電流的關系曲線,叫做光電管的伏安特性曲線,如圖..所示。光電管的工作點應選在光電流與陽極電壓無關的區域內。光敏電阻的工作原理及結構

    光敏電阻

       光電倍增管如圖..所示。它由光電陰極、若干倍增極和陽極部分組成。光電陰極是由半導體光電材料-銻-銫制造的,入射光在它上面打出光電子。倍增極數目在~個不等,在各倍增極上加上一定的電壓,陽極收集電子,外電路形成電流輸出。

       在光線作用下使物體的電子逸出表面的現象稱為外光電效應,如光電管、光電倍增管等屬于這類光電器件。在光線的作用下能使物體電阻率改變的現象稱為內光電效應,如光敏電阻等屬于這類光電器件。在光線的作用下能使物體產生一定方向的電動勢的現象,稱為阻擋層光電效應,如光電池、光敏晶體管等屬于這類光電器件。阻擋層光電效應即光生伏

       工作時,各個倍增電極上均加上電壓,陰極K電位從陰極開始,各倍增極E,E,E,E(或更多)電位依次升高,陽極A電位最高。

       光電倍增管的伏安特性曲線的形狀與光電管很相似,其他特性也基本相似。

    光電器件或者光電元件是一種能夠將光量轉化為電量的器件。光電傳感器誻以光電器件為檢測元件的傳感器,它先將被測非電量轉換成光量的變化,然后通過光電器件將相應的光量轉換成電量。

       除真空光電管外,還有一種充氣光電管,它的構造與真空光電管基本相同,所不同的僅是在玻璃泡內充以少量的惰性氣體(如氬或氖)。當光電極被光照射而發射電子時,光電子在趨向陽極的途中將撞擊惰性氣體的原子,使其電離,從而使陽極電流急速增加,提高了光電管的靈敏度。圖..給出了充氣光電管的伏安特性曲線。充氣光電管的優點是靈敏度高,但是其靈敏度隨電壓顯著變化,其穩定性、頻率特性等都比真空光電管差,所以在測試中一般選擇真空光電管。

       光敏電阻是用光電導體制成的光電器件,又稱光導管,它是基于半導體內光電效應工作的。光敏電阻沒有極性,純粹是一個電阻器件,使用時可加直流偏壓,也可加交流電壓。圖..所示為光敏電阻的工作原理圖。當無光照時,光敏電阻值(暗電阻)很大,電路中電流很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照射時,它的阻值(亮電阻)急劇減少,因此電路中的電流迅速增加。

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