光电检测的元器件系统

光电检测习题解答第1章1、举例说明你说知道的检测系统的⼯作原理。

（1）光电检测技术在⼯业⽣产领域中的应⽤：在线检测：零件尺⼨、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在⽇常⽣活中的应⽤：家⽤电器——数码相机、数码摄像机：⾃动对焦---红外测距传感器⾃动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏⼆极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---⾯阵CCD医疗卫⽣——数字体温计：接触式---热敏电阻，⾮接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：⽂档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏⼆极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应⽤：夜视瞄准机系统：⾮冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位⽬标光电检测技术应⽤实例简介点钞机（1）激光检测—激光光源的应⽤⽤⼀定波长的红外激光照射第五版⼈民币上的荧光字，会使荧光字产⽣⼀定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。

由于仿制困难，故⽤于辨伪很准确。

（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的⼯作原理是利⽤⼈民币的纸张⽐较坚固、密度较⾼以及⽤凹印技术印刷的油墨厚度较⾼，因⽽对红外信号的吸收能⼒较强来辨别钞票的真假。

⼈民币的纸质特征与假钞的纸质特征有⼀定的差异，⽤红外信号对钞票进⾏穿透检测时，它们对红外信号的吸收能⼒将会不同，利⽤这⼀原理，可以实现辨伪。

（3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的⼯作原理是针对⼈民币的纸质进⾏检测。

⼈民币采⽤专⽤纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采⽤经漂⽩处理后的普通纸进⾏制造，经漂⽩处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），⼈民币则没有荧光反应。

所以，⽤紫外光源对运动钞票进⾏照射并同时⽤硅光电池检测钞票的荧光反映，可判别钞票真假。

（4）纸宽的检测—红外发光⼆极管及接收⼆极管的应⽤主要是⽤于根据钞票经过此红外发光及接收⼆极管所⽤的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器的运⾏状态进⾏判断，⽐如有⽆卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其⾯值。

思考题及部分答案:1.什么是光电检测系统？其基本组成部分有哪些？答：指对待测光学量或由非光学待测物理量转换的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。

组成部分：光源；被检测对象及光信号的形成；光信号的匹配处理；光电转换；电信号的放大与处理；微机；控制系统；显示。

2.简要说明光电检测技术的重要应用范围？答：辐射度量和光度量的检测；光电元器件及光电成像系统特性的检测；光学材料、元件及系统特性的检测；非光学量的光电检测。

3.光电探测器的原理有几种效应？分别是什么？内容是什么？答：四种。

光电子发射效应：在光辐射作用下，电子逸出材料表面，产生光电子发射。

光电导效应：光照射某些半导体材料，某些电子吸收光子变成导电自由态，在外电场的作用下，半导体的电导增大。

光生伏特效应：光照射在PN结及其附近，在结区中因电场作用，产生附加电动势。

光磁电效应：半导体置于磁场中，用激光垂直照射，由于磁场产生洛伦兹力，形成电位差。

4. 光电探测器的种类及相应的光电器件？答：光电子发射器件：光电管、光电倍增管；光电导器件：光敏电阻；光生伏特器件：雪崩光电管、光电池、光电二极管、光电三极管。

5. 光电探测器的性能参数有哪些？详细叙述之。

答：量子效率：响应度：光谱响应：响应时间和频率响应：噪生等效功率：探测度：线性度：。

6. 光电探测器的噪声主要来源于什么？答：热噪声；暗电流噪声；散粒噪声；低频噪声。

7.作为性能优良的光电探测器应具有哪三项基本条件？答：光吸收系数好；电子亲和力小；光电子在体内传输过程中受到的能量损失应该小，使其逸出深度大。

8.常见的光阴极材料有哪些？答：银氧铯；锑钾；锑铯。

9.真空二极管与充气二极管的工作原理与结构以及它的优缺点比较。

答：充气的暗电流与照射比真空大很多；充气的频率响应比真空的较差；充气的噪声响应比真空的较大。

10.光电倍增管的工作原理及结构（组成部分），他有什么特点？答：工作原理：光照射在光电阴极上，从光阴极激发出的光电子，在电场U1的加速下，打在第一个倍增级D1上，由于光电子能量很大，它打在倍增极上时就又激发出数个二次光电子，在电场U2的作用下，二次光电子又打在第二个倍增极上，又引起电子发射，如此下去，电子流迅速倍增，最后被阳极收集。

光检测器的工作原理
光检测器是一种用于检测和测量光的仪器，它基于光的性质进行工作。

以下是光检测器的工作原理：
1. 光电效应：光检测器利用光电效应将光能转化为电能。

当光线照射到光检测器的光敏材料上时，光子能量会导致原子或分子中的电子发生跃迁，从而产生自由电子和空穴对。

这些电子和空穴对可以被电场收集，并在电极上产生电流。

2. PN结：一些光检测器使用PN结来实现光电转换。

PN结是由一个P型半导体和一个N型半导体组成的结构。

当光线照射到PN结上时，光子的能量会打破晶格结构，产生电子和空穴对。

由于PN结的结构，电子和空穴会在电场的作用下被分离，形成电荷集中区。

这些电荷可以在电极上产生电流。

3. 光电二极管：光电二极管是一种常见的光检测器，它利用PN结的光电效应来测量光的强度。

当光线照射到光电二极管上时，光子的能量会产生电子和空穴对。

由于电极的存在，电子和空穴会被分离并形成电流。

通过测量电流的变化，可以确定光的强度。

4. 其他类型的光检测器：除了光电二极管以外，还有其他一些常见的光检测器，如光敏电阻、光电管等。

这些光检测器利用不同的工作原理，但都基于光的性质进行测量。

总的来说，光检测器的工作原理是通过将光能转化为电能来测
量光的强度或其他特性。

不同类型的光检测器可能使用不同的机制，但它们的基本原理都是利用光电效应来实现的。

什么是光电检测？光电检测技术介绍(-)检测一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。

测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。

在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。

这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。

测量有两种方式：即直接测量和间接测量直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。

如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI,通过测量到的电压和电流，计算出功率。

直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。

光电传感器与敏感器的概念传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。

在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。

从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。

能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。

而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。

在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。

这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。

光电元器件研究报告
光电元器件研究报告
一、研究背景
光电元器件是光刻仪、打印机内一类重要的组成部件，可以在电子产品中做放大、振荡或微弱等加工，是电子工业中重要的一类元件。

光电元件在电子产品中占有很重要的地位，它可以把激光束转换为电脉冲或电磁场，在集成电路芯片中充当一些重要的功能，可控制信号的放大和衰减，完成信号的编解码、处理等功能。

二、电子器件及其特性
1.光电二极管：光电二极管的特性就是在其外部施加光能时，电流值发生很大的变化。

其主要特性有：电流可以调整，电压变化不大，安全可靠性较高。

2.光电晶体管：光电晶体管的特性，一般与继电器相似，灵敏度高，电流增加或减少时可正常工作，其安全性也相对较高。

3.光电电容：光电电容具有较高的电阻（尤其是在较低电压时），其输入输出电压对应比率较小，电容量较大，一般可达到数百伏安和数千微贝的状态。

三、结论
总的来说，光电元件是电子技术所不可或缺的组成部分，在信号处理
和检测方面有着重要的作用。

它们的特性多受外部环境影响，必须综合考虑才能保证其性能。

同时，设计中还应该考虑对环境的影响，减少不必要的污染，从而保证电子产品能良好地运行。

光电探测器的工作原理
光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的装置。

它工作的原理可以简单概括为光电效应和电荷收集。

光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，能量足够高的光子与材料中的电子发生相互作用，使电子从材料中脱离，并形成自由电子-空穴对。

这种光电效应的产生与光子的能量
和材料的能带结构有关。

光电探测器中常用的光敏元件有光电二极管、光电三极管、光电管等。

光电二极管是一种基于半导体材料的光敏元件。

当光照射到光电二极管的PN结上时，产生的光电子和空穴会在电
场的作用下被分离，并形成电流。

光电二极管通常具有快速响应、高灵敏度和较宽的光谱响应范围。

在光电探测器工作时，光信号进入光电探测器后，会引起光电效应，从而产生光电子和空穴。

这些电荷载体会在电场的作用下被收集到电极上，形成电流或电荷信号。

不同类型的光电探测器具有不同的电路结构和工作模式，但基本的工作原理都是利用光电效应将光能转化为电能，并通过电路将其转化为可读的电信号。

光电探测器在光通信、光电子学、光谱分析、遥感等领域具有广泛的应用。

其工作原理的理解和研究对于提高光电探测器的性能和应用具有重要意义。

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光电探测器工作原理
光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件。

它的工作原理基于光电效应和半导体材料的特性。

光电效应是指当光照射到物质表面时，能量足够大的光子会导致表面材料中的电子从价带跃迁到导带。

这个现象可以在金属和半导体材料中观察到。

在光电探测器中，使用的是半导体材料。

半导体材料通常被分为N型和P型两种，其中N型材料富含自由电子，而P型材料富含空穴（缺少电子的位置）。

当将这两种材料结合在一起时，形成了一个PN结。

PN结中，N 型和P型材料的自由电子和空穴会发生扩散和结合的过程，形成一个电势差。

当光照射到PN结上时，光子的能量会被电子或空穴吸收，导致它们跃迁到相应的能级。

如果光子的能量足够大，电子或空穴可以跃迁到对方的区域，称为光生载流子。

这些光生载流子会造成电子和空穴浓度的增加，从而改变PN结中的电势差。

这个电势差变化会导致电流的产生。

为了增强光电探测器的灵敏度和响应速度，通常会在PN结周围加上反射层和透镜，以便更好地收集和聚焦光线。

此外，探测器还可以通过外部电压来控制电势差的大小，从而调节电流的输出。

总的来说，光电探测器的工作原理就是利用光电效应在半导体
材料中产生光生载流子，从而导致电势差的变化，进而产生电流信号。

这种原理可以应用于许多领域，包括光通信、光谱分析、太阳能电池等。