深入了解光電傳感器的工作原理
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深入了解光電傳感器的工作原理
各式各樣的傳感器是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要感知設(shè)備,是物聯(lián)網(wǎng)獲取信息和實(shí)現(xiàn)物體控制的初步環(huán)節(jié),可以說傳感器對物聯(lián)網(wǎng)有著相當(dāng)重要的影響。
光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器,具有反應(yīng)快、精度高、非接觸等的優(yōu)點(diǎn),而且可測參數(shù)多,結(jié)構(gòu)簡單,形式靈活多樣。因此,光電傳感器在監(jiān)測和控制領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛。
光電傳感器的工作原理是怎么樣的?
工作原理:
對射型:由發(fā)射器和接收器組成,發(fā)射器發(fā)出光束信號到接收器進(jìn)行檢測,通過物體阻斷發(fā)射和接收之間光束實(shí)現(xiàn)物體檢測。
回歸反射型:發(fā)射接收一體,傳感器發(fā)出光束,通過反射板反射回傳感器進(jìn)行接收,通過物體阻斷發(fā)射和接收之間光線實(shí)現(xiàn)物體檢測。
擴(kuò)散反射型(漫反射型):發(fā)射接收一體,傳感器發(fā)出光束,通過物體反射光束信號回傳感進(jìn)行判斷檢測。
光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時,物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)(分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng))。
1、內(nèi)光電效應(yīng)
(1)光電導(dǎo)效應(yīng):當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體表面時,半導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對,使其自身電導(dǎo)增大。
(2)光生伏特效應(yīng):當(dāng)一定波長的光照射非均勻半導(dǎo)體(如PN結(jié)),在自建場的作用下,半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電壓。
光照射到半導(dǎo)體或絕緣體的表面時,使物體內(nèi)部的受束縛電子受到激發(fā),從而使物體的導(dǎo)電性能改變。這就稱為內(nèi)光電效應(yīng)。顯然照射的輻射通量愈大,則被激發(fā)的電子數(shù)愈多,該物體的電阻值就變得愈小。
光導(dǎo)管(又稱光敏電阻)就是利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的半導(dǎo)體器件。像硫化鎘、硫化鉛、硫化銦、硒化鎘、硒化鉛均可以做為半導(dǎo)體光導(dǎo)管。光導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)是體積小、牢固耐用。它主要用于光譜儀器的光接收器、光電控制、激光接收和遠(yuǎn)距離探測等方面。
2、外光電效應(yīng)
外光電效應(yīng)是由光電效應(yīng)或光致電離引起的光電子發(fā)射。在光線作用下能使電子從物體表面逸出。
當(dāng)物體受到光線照射時,電子得到了足夠的光能后從物體表面上放射出來的現(xiàn)象,稱為光電子發(fā)射效應(yīng)。發(fā)射出來的電子稱為光電子,發(fā)射光電子的物體稱為光電發(fā)射體,光電子形成的電流即為光電流。
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