光敏电阻的应用
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1.举例说明光敏电阻的应用(画出原理图及工作过程)
路灯自动点熄控制
由两部分组成:电阻R、电容C和二极管D组成半波整流滤波电路;RCds光敏电阻和继电器组成光控继电器。路灯接在继电器常闭触点上,由光控继电器来控制路灯的点燃和熄灭.光暗时,光敏电阻的阻值很高,继电器关,灯亮;光亮时,光敏电阻的阻值降低,继电器开,灯灭。
2.硅光电池的工作原理和等效电路为下图:
(a)光电池工作原理图(b)光电池等效电路图(c)进一步简化
从图(b)中可以得到流过负载R
L
的电流方程为:
其中,S
E 为光电池的光电灵敏度,E为入射光照度,I
s0
是反向饱和电流,是光电
池加反向偏压后出现的暗电流。
当I
L =0时,R
L
=∞(开路),此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池
开路时两端的开路电压,以V
OC
表示,由式(1)解得:
当Ip》Io时,
=0(即特性曲线与电流轴的交点)时所得的电流称为光电流短路电流,当R
L
以Isc表示,所以
=Se·E
Isc=I
p
从上两式可知,光电池的短路光电流Isc与入射光照度成正比,而开路电压Uoc 与光照度的对数成正比。
3. 光外差检测只有在下列条件下才可能得到满足:
①信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构,这意味着所用激光器应该单频基模运转。
②信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合,为了提供最大信噪比,它们的光斑直径最好相等,因为不重合的部分对中频信号无贡献,只贡献噪声。
③信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持同一方向,这意味着两束光必须保持空间上的角准直。
④在角准直,即传播方向一致的情况下,两束光的波前面还必须曲率匹配,即或者是平面,或者有相同曲率的曲面。
⑤在上述条件都得到满足时,有效的光混频还要求两光波必须同偏振,因为在光混频面上它们是矢量相加。
4.光电检测系统的定义:是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量,通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。
光电检测系统的构成:光源,照明光学系统,,被测对象,光学变换,光信号匹配处理,光电转换,电信号的放大与处理,计算机,控制,存储和显示等部分。
5.在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度有什么特点?为什么把光敏电阻
造成蛇形?
在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度是定值,输出光电流与入射光通量成正比,即保持线性关系。
光敏电阻做成蛇形,一方面既可以保证有较大的受光面积,一方面减小电极之间的距离,从而既可以减小载流子的有效极间渡越时间,提高载流子的平均寿命,增大增益,也有利于提高灵敏度。
6.写出硅光电二极管的全电流方程,说明各项物理意义。
无光照流过PN结的电流方程:
有光照反偏压流过PN结的电流方程:
(e qU/KT-1)- I p
I=I
s0
是正向暗电流;是反向饱和电流;是电子电荷量;是结端偏置电压;是玻尔兹曼常数;是热力学温度;是光生电流。
7.为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应?需在哪种偏置状态?为什么?
p-n结在外加正向偏压时,即使没有光照,电流也随着电压指数级在增加,所以有光照时,光电效应不明显。p-n结必须在零偏和反向偏压的状态下,有明显的光电效应产生,这是因为p-n结在反偏电压下产生的电流要饱和,所以光照增加时,得到的光生电流就会明显增加。
8.光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电,试说明两种供电电路的特点。
阳极接地,负高压供电:
可消除外部信号输出电路与阳极之间的电位差。后面可通过一个低电压耦合电容与交流放大器相接,也可以直接与直流放大器相接
由于靠近管子玻壳的金属支架或磁屏蔽筒接地,它们与阴极和倍增极之间存在比较高的电位差,结果使某些光电子打到玻壳上产生噪声;
如果靠近光电阴极的端面或玻壳接地,具有高负电位的阴极与地之间就会产生漏电流。
阴极接地,正高压供电:
光、磁、电的屏蔽罩可以跟阴极靠得近些,屏蔽效果好,暗电流小,噪声低。
阳极处于正高压,会导致寄生电容大,匹配电缆连接复杂,特别是后面若接直流放大其,整个放大器都处于高电压,不利于安全操作。
后接交流放大器,使用耐高压的耦合电容来输出信号,也可将外部信号电路与阳极高压电源隔开。
只适用于交流或脉冲信号测量系统。
1.分析主动红外报警电路的工作原理。
该主动红外报警电路分为发送端和接收端,发送端由发光二极管产生红外辐射,入射到光电三极管中,在经过光电变换及电路处理获得信息。当有人通过时,随人的移动进一步转换为交变的电信号输出。电信号经放大,鉴别后,控制警灯,警铃等装置进行报警。同时也可以利用报警信号其他处理的控制,如关门,摄像,开高压等。
2,叙述激光干涉测长的原理,画出原理图。
2.利用psd位置传感器如何测量光点A偏离中心的位置?
R/
=R/,
=
/=R/=(2L-x’ ) /2L
/=R/=x’/2L
x’=L(1-(-)/(+))
则入射光点M的坐标为x=L(-)/(+)
4.PSD用于液面位置变化测量的示意图
=R/,=R/
/=R/=(2L-x’ ) /2L
/=R/=x’/2L
x’=L(1-(-)/(+)
则入射光点M的坐标为x=L(-)/(+)
5.以双光束干涉为例,分析相干检测的基本原理:设两相干平面波的振动E1(x,y)和E2(x,y)分别为:
两束光合成时,所形成干涉条纹的强度分布I(x,y)可表示为: