PPT《第六章 光电传感器6.1 概述一、光电传感器概念将光的有关参...》

内光电(特性)传感器.

一、外光电器件1.光电(流)管结构: 符号:阴极K―一定面积半导体材料阳极A―一定形状的金属材料 基本测量电路:暗电流:无光强亮电流:有光强测量方式:模拟/数字测量 2.光电倍增管:结构:光阴级K;

倍增极Di(多个);

阳极A基本测量电路:测量方式:模拟/数字测量

二、内光电器件类型:光敏电阻;

光电池;

光敏晶体管1.光敏电阻:结构:符号:类型:本证半导体光敏电阻(Si、Ge等),用于可见光波段;

杂质半导体光敏电阻:硫化镉(CdS)、硫化铅(PbS)、硒化镉(CdSe)、硒化铅(PbSe)等,用于红外到远红外. 基本测量电路:右图测量方式:模拟/数字测量.光照特性:光强↑→RG ↓→I↑→u0↑暗电阻(流):无光照时亮电阻(流):有光照时光谱特性:不同材料对应不同峰值. 2.光电池 结构 外形 符号类型:2DR:P型Si为衬底;

2CR:N型Si为衬底.基本测量电路:右图测量方式:模拟/数字测量. 3.光电(流)晶体管(1)光电二极管工作条件:反向偏置电压?.普通二极管正、反向特性回顾工作原理分析无光照射:PN结反偏,阻挡层(耗尽层)变厚,无电子通过―无电流.光照射时:在PN结耗尽层内产生电子空穴对,一方面,电子空穴在内建电场作用下产生正偏电压 ,使阻挡层变薄―光控PN结的导通电阻Rx;

另一方面,电子空穴在内(电场)推外(电场)拉的作用下离开阻挡层,但不是为了增强光电池效应,而是增强回路电子/空穴数目―光控电(流)子数目Nx. 结构:同光电池类型:2DU:P型Si为衬底;

2CU:N型Si为衬底.外形:符号:基本测量电路:右图;

测量方式:模拟/数字测量.(2)光电三极管工作原理:c、b结反偏,接收光照.基本测量电路:右图

三、光电(传感)器件应用 1.白光区域应用照明控制、太阳能电池、光电摄像等.2.红外光区域应用电机转速检测、医用输液量检测、光电耦合器件、红外摄像等.3.X及以上区域应用:X光透视、(X光)CT等. 6.4 光电图像传感器―光电摄像传统照相技术回顾:光电照/摄像概念:将反映图像的光强转换为相应电荷大小的元件或装置.光像→电像―电子 底板 / 胶卷 类型: (可见光/红外/紫外成像系统,多光谱/高光谱成像系统.)光电导(阻)式:典型器件有光导摄像管、CCD光电图像传感器.光敏二极管式:典型器件为CMOS图像传感器.

一、光导摄像管1.功能:具有光/电(荷)转换、电荷存储及电信号输出功能.2.原理:基于光电导效应,用电子束扫描方式控制像素点信息的选择,以电压/流信号读出相应像素信息. (1)光敏单元(像素)的等效电模型(2)电刷新 过程(3)图像(像素)采集过程 (4)电图像(像素)信息读(输)出(方法)3.光导摄像传感器类型点阵像素式传感器线阵像素式传感器面阵像素式传感器

二、CCD光电图像传感器CCD:电荷耦合器件,按一定规律排列的MOS电容器阵列.CCD类型:电注入型―存储器,从书图5-38中左侧的N+注入;

光注入型―光电图像传感器,从书图5-38中各光敏单元注入.1.CCD光电图像传感器结构光敏区、电荷存储区、电荷转移区及信息输出区.CCD光电图像传感器属于集成光电传感器.2.功能:具有光电转换(光电荷的产生)、(光)电荷存储、(光)电荷转移(传输/耦合)及光电荷读出功能.3.特点:CCD光电传感器突出特点是以电荷为信号载体,不同于大多数以电流或电压为信号载体的传感器. 3.工作原理及分析:基于光电导效应,将光强大小转换为相应的电荷量大小,用多相斜脉冲的电压时钟信号、控制像素信息的转移与输出.(1)CCD单元结构:光敏单元+电荷转移单元 光敏单元:如同MOS电容器,接受光信息并能存储对应的光电荷.为什么在FET中加sio2?电荷转移单元:结构同光敏单元,只是存储电荷,而不接收采光. (2)图像(像素)采集:势阱(电子 陷阱 )概念及形成存放电荷的区域―电荷包;