光电检测技术与应用第3章光电检测器件

1、第豆章J半尊体光电检测光敏电阻光生伏特器件-光电池 光电二极管与光电三极管光热辐射检测器件_名利1光电检测器件的性能比较可见光探测器 红外光探测器二、按应用分换能器将光信息（光能）转换成电信息（电能）非成像型光信息转换成电信息变像管探测器像增强器摄像管真空摄像管固体成像器件CCD非放大型真空光电管充气光电管po:型光电倍增管变像管象增强器.光敏电阻光电导探测光磁电效应探测器寸光生伏特探测 器掺朵型光电池红外探测器光电二极管光电三极管光电场效应管雪崩型光电二极管3/1光敏电阻利用具韦光电导效应的材料可以 制成电导率随入射光辐射量变化而变化的器件，这 类器件被称为光电导器件或光敏电阻。_结构特点：

2、体积小、坚固耐用、价格低廉、光F 谱响应范围宽级 4 应用壬微弱滴射信号的检测技一i光敏电阻原理及符号91当入射光子使半导体物质中的电子由价带跃升 到导带时，寻带中的电子和价带中的空穴均参与导 电，因此电阻显著减小，电导增加，或连接电源和 负载电阻，可输出电信号，此时可得出光电导g与光 电流I光的表达式为：电极入射光二光敏电阻按半导 -一 一种，本征型疥体光敏电阻常用于可见光长波段检测，杂质型常用于红外波段至远红外波段光辐射的检测。光敏电阻设计的基本原则光敏电阻在弱光辐射下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两 间距离I的平方成反比，在强辐竝朋下Sg5l的二- 三次方成反比茫因此在设计光敏电阻时，尽可能

3、地缩短光敏 匸歪阻两极I礁篱厂光电流lp= ActSU/L11光敏电阻的基本结构1 光电导材料；2电极；3衬底材料131. 玻璃基底上蒸镀梳状金属膜而制成？或在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在槽内填入黄金或等导电物质，在表面再敷上一层光敏材料。如图所示丫 巳协旷光电导体膜一层后制成。其结构如下图所示。# 2、光敏电阻在电路中的符号17#材料特性(1)灵敏光电导体在光照下产生光电导能力禹大小o丨结构参数(2)增益指在工作状态下，各参数对光电导 炬的增强能力。SSSKC作电流；fc，可达数毫安。-所测光电强度范围宽，既可测弱光，也可测强光灵敏度高，光电增益可以大于1无选择极性之分，使用方便。

4、=光敏电阻的种类及应用 一.A主要材料：Si、Ge、II-VI族和山V族化合物，以 及一些有机物。分紫外光、可见光、红外及远红外 敏感的光敏电阻。-A应用：照相机、光度计、光电自动控制、辐射测 量、能量辐射、物体搜索和跟踪、红外成像和红外 通信等技术方面制成的光辐射接收器件。21光敏电阻也光电流I光与输入辐射照度有下列关系式:=S ErUag其中：I光为光电流,I光=IL-Id;对刨筋軸撅照指数，与材 糊泌IW國蹲有冻，对cds光电 鹦光粹幽熨;下w殛奉下 戶驗艷輙册T砂不 齡嗨 1戦时旋哽郦漏触在 怖關錦總澈稱帥鯛因 此聲蝕脚鮭1北包流呈饱和趋 势。S霧现甩期眞鳌腹单位S/lx一定光照下，光

5、敏电阻 的光电流与所加电压关系 即为伏安特性。光敏电阻为一纯电阻， 符合欧姆定律，曲线为直线 O但对大多数半导体，电场 强度超过2%米时，不再 遵守欧姆定律。而CdS在100V 时就不成线性了。3.1.2光敏电阻特性参数#3、温度特性#1作的温度的办jBte±f4/r“d ： r 411 i.27sBSBm席灵- 检牆豔聽臺尢其疋杂质型半导体对长波长红外辐射29#扌旨光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象 O即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响。喑态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的快慢程度。一般地，工作电压 越低，光照度越低，

6、则暗态前历效应就越重，光电流上升越#慢。0<1 1 10 10时间/S1-黑暗放置3分钟后2黑H首放置60分钟后3-黑暗放置24小时后31一一亮态前历效应:光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度 与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。#一光敏电阻的时间常数较大，所以其上限频率f上低，只有 PbS光敏电阻的工作频率特性达到几千赫兹。33#同时，时间特性与输 入光的照度、工作温度有 明显的依赖关系。l-Se； 2-CdS； 3-T1S； 4_PbS=0.111xHjy 光敏电阻t=1 4s,电 |.-| I t,=66rtTS<l=100lx时，光敏电阻tr=6mSo#脉

7、冲0i(%)_时间捉准呈光照 -度、工作温度克明光敏电阻的时间常数较大，惯性大， 时间响应比其它光 电器件差。频率响 应低。35相对灵敏度与波长的关系#讨见光区光敏电阻的光谱特性1Se； 2-CdS； 3TIS； 4-PbS光谱特性曲 线覆盖了整个可见 光区，峰值波长在 515600nm之间。 尤其硫化镉(2) 的峰值波长与人眼 的很敏感的峰值波 长(555nm)是很 接近的，因此可用 于与人眼有关的仪 器。注明：此特性与所用材料的光谱响应、制造工艺、掺杂浓 度和使用的环境温度有关。CdS光敏电阻：峰值响应波长0. 52um,掺铜或氯时峰值波长变长，光 谱响应向红外区延伸，其亮暗电导比在101

8、x照度上可达1011(般约为106) ,其时间常数与入射光强度有关，1001X下可达几十毫秒。是可见光波段最 灵敏的光敏电阻。PbS光敏电阻：响应波长在近红外波段，室温下响应波长可达3um,峰 值探测率Da *=1. 5X 10ncm - Hz1/2/wo缺点主要是响应时间太长，室温条件 下100-300uSo内阻约为1MQ ,備化钢(InSb)光敏电阻：长波限7. 5um,内阻低(约50Q),峰 值探测率D/=1.2X10Hcm.Hz1/2/wo时间常数0.02uSo零度时探测率可提高23倍。 硏镉汞HgCdTe系列光敏电阻。其性能优良，最有前途的光敏电阻。不同的CcUH. 分比例，|J实现

9、l-3um,3-5um,8-14um的光谱范围的探测。例如Hg°8Cd0 ?Te响应在大 气窗口8J4um,峰值波长 10.6um, Hg0.72Cd0.28Te 响应波长在3-5um.硏锡铅(PbSnTe)系歹1光筱电阻：不同的锡组分比例，响应波长不 同。主要用在8-lOum波段探测，但探测率低，应用不广泛。39忽略暗电导Gd（暗电阻很大）：G=Gp=SgE或3恋总 即 % = SgE 对R求导得到AZ? = -/?2S/AES负号表示电阻是随输入辐射的增加而减小。当光通量变化时，电阻变化ARp,电流变化AI,即有： I + AI = 、Rp75+ R/ +AR即 A/#输出电压1

10、I°U#rl + Rp&R；sg43入放路输抗电高阻大Voh3.9kQ站器nFv3yaaR； lkQR9)OkQC30OuF68uFVi偏置I 电路PbS光敏电阻：Rd=lMQ,R=02MQ,峰值波长22um。45驱动RR2 4单元i10kQ5.1kQ300QRCdSURUr 二？?GluF10kQRp2RP1快门按钮JAU,h二?47#测光的光源光谱特性与光敏电阻的光敏特性相匹配。2.要防止光敏电阻受杂散光的影响。493. 要防止使光敏电阻的电参数（电压，功耗）超过允许值。4. 根据不同用途，选用不同特性的光敏电阻。一般,数字信息传输:亮电阻与暗电阻差别大，光照指数 Y大的

11、光敏电阻。戋性特性好的光敏一莫扌厂#32/匕屯池 硅光电池：光劇剛破b频率特性好 硒光屯池：澹谱峰值应于人眼观觉内32分类-按用途太阳能光电池:测量用光电池:用作电源 探测器件mli电池：Cd池结非常薄：0203啊,短波峰值#2、PN结型符号基本结构1、金属半导体接触型（硒光电池）儿个特征： 1、栅状电极 2、受光表面的保护膜3、上、下电极的区分531、光照特性伏安特性RRl322硅光电池的特性蔘数Rl I55#由光电池的电流方程：Rs很小，可忽略，上式变为:< qV_ 、庐1 Ip=SgEI严SgEJ 严1#下面看两个关系:1、J Isc与E的关系:当 IL=0, Rl=oo 时v k

12、T.ocLa丿(S E 士 _1(Is丿V_ = In q 一般 Ip»Is,且 Ip=SgEv kTq当V二0, R产0时，36J/uA-mm2Rl= 120QRL=2.4kQRl 二 12kQ2、Isc与E和Rl的关系:E/lx当二0时，5 二 SgE当Rl不为0时h=SgEIs 尹一i322硅光电池的特性参魏光电池光照特性特征：1、乂。与光照E成对数关系；典型值在0.45-0.6V。作电 源时，转化效率10%左右。最大15.5-20%。2、Is与E成线性关系，常用于光电池检测，Is。典型值 35-45mA/cm2o2、Rl越小，线性度越好山生范围越宽。3、光照增强到一定程度，光

13、电流开始饱和，与负载 电阻有关。负载电阻越大越容易饱和。I<iI I 7 Il-400100200Pl400%随的增大而增大，直到接近饱和ORl小时II趋近于短路电流he。80V0 R 100200300400500MRj/Q在Rl二备时，有最大输出功率，也称 为最佳负载。光电池作为换能器件时 要考虑最大输出问题，跟入射光照度 也有关。作为测量使用，光电池以电流使用。 短路电流Isc与光照度成线性芙系，Rl 的存在使II随光照度非线性的增加。Rl 增大，线性范围越来越小。413、光谱特性相对灵敏度>幾040060080010001200入射光波长肘nm43oc （加 V ）T-20

14、 020 40 60 80 100厶（曲）E8 _ T 乂。具有负温度系数 ,其值约为23mV/度。 Isc具有正温度系数 ,但随温度升高增长的比 例很小，约为10-5-10- 3mA/度总结：当光电池接收强光 照时要考虑温度升高的影 wh 响。如硅光电池不能超过200度。 一把光能直接转化成电能，需要最大的输出功率和转化效率。即把受光面做得较大，或把多个光电池作串、并联组成电池组，与镰镉蓄电池配合，可作为卫星、微波站等无输电线路地区的电源供给。2、光电池用作检测元件利用其光敏面大，频率响应高，光电流与照度线准变化Y 用于开45戸光电池作缓变信号检测时的的变换电路举例 )匕七彳匕一J/1

15、9;七口:JAXJ女丿J丄、1 +PN -p I N7(b)佃)(a)短路电流输岀(b)开路电压输出错三极管的放大电路光电池的变换电路举例Rf硅三极管放大光电流的电路2CRWAoo采用运算放大器的电路太阳电池电源系统主要由太阳电池方阵、蓄电池组、 调节控制和阻塞二极管组成。如果还需要向交流贲载 供电，则加一个直流-交流变换器，太阳电池电源系统框图如图。阻塞二极管太阳 电池 方阵调节控制器直流负载逆变器交、济负载太阳能电池电源系统45r-1 d(a)(b)#(a)光电追踪电路图(a)为光电地构成的光电跟踪电路，用两只性能相 似的同类光电施祚境光电接收器件。当入射光通量相 同时，执行机构按预定的方

16、式工作或进行跟踪。当系 统略有偏差时，电路输出差动信号带动执行机构进行 纠正，以此达到跟踪的目的。 +12V-R2 Ip5 p6他47#图(b)所示电路为光电开关，多用于自动控制系统 屮。无光照时，系统处于某 丄作状态，如通态或断态。 当光由池受光照射时，产生较高的电动势，只要光強大 于某一设定的阈值，系统就改变士作状态roij开关目 的- -BGbg2(b)光电开关I'I图(c)为光电池触发电路当光电池袞光照 射时，使单稳态或双稳态电路的状态翻转,a 真工作状念或触发器件(如可控硅)导通。 Wp4 BGC33 + 12VGSa3I Mibg4Al(c)光电池触发电路 49图(d)为光

17、电池放大电路。在测量溶液浓度、物体色度 、纸张的灰度等场合，可用该电路作前置级，把微弱 光电信号进行线性放大，然后带动指示机构或二次仪 表进行读数或记录。 +12VR187 65G236 23(d)光电池放大电路在实际应用 中，主要利用光 电池的光照特性 、光谱特性、频 率特性和温度特 性等，通过基本 电路与其它电子 线路的组合可实 12V现或自动控制的 ° 目的。50220VlOOp57kQBG,2CR路灯200kQ& 25kQR54.3kQBG2bg3280kQ I200p F200U F光电二极管的分类：按材料分，光电二极管有硅、碑化镣、壽化锢 光电二极管等许多种。按结

18、构分，有同质结与异质 结之分。其中最典型的是同质结硅光电二极管。国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同,分为2CU和2DU两种系列。2CU系列以N-Si为衬底,2DU系列以P-Si为衬底。2CU系列的光电二极管只 有两条引线，而2DU系列光电二极管有三条引线。#光电二极管的类型：硅、错、PIN、APD 光电二极晉与光电池的特性比较1. 基本结构相同，由一个PN结；2. 光电二极管的光敏面小，结面积小，频率特性好，虽然 光生电动势相同，但光电流普遍比光电池小，为数微安。3. 掺杂浓度：光电池约为1016-1019/cm3,硅光电二极管_ 1CP 10i3/cnP,4. 电匝率：光电池0.1-0

19、.01Q/cm,光电二极管1000Q/cmo光电池零偏压下工作，光电二极管反偏压下工作。3泌E虫亀扱蠶打电二极鷲光电二极管的工作原理P+ + +O光55二跖'#hv后级前级前极环极Rl坏级口环型光电二极管的结构等效电路光电二极管的基本结构#光电二极管的伏安特性加正向偏朮也作为光敏4E2>Ej>E0 艇虹反血偏压亠有光 照时会产生光克亦WL甲亦远大T反向饱和电流。ISJ电谷八”纲协不载腕子的派丽可和二极管阳极、IU*反向偏压较小时反向电压达到一定值时O57光电二极管的光谱特性0080604020-II*入射光波KA/iiiii相对灵敏度、彖1、光敏二极管在较小负载 电阻下，光

20、电流与入射光功 率有较好的线性关系。2、光敏二极管的响应波长与GaAs激光管和发光二极管 的波长一致，组合制作光电 耦合器件。_3、光电二极管结电容很小 ,频率响应高，带宽可达 lOOkHzo57光电二极管的温度特性光电二极管的温度特性主要是指反向饱和 电流对温度的依赖性，暗电流对温度的变化非常 敏感。 暗电流/mA光电二极管的典型应用电路59#E#应用电路光电二极管的典型应用电路61#C电压放大型电流放大型#PIN管是光电二极管中的一种。它的结构特点是，在P 型半导体和N型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半 导体。这样，PN结的内电场就基本上全集中于本征层中， 从而使PN结双电层的间距加

21、宽，结电容变小。时间常数变小，频带变宽。1一频带宽，可达10GHzo2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向 电压，线性输出范围宽。3、由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向 偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，从而结 电容要进一步减小，使频带宽度变宽。4、本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为 零点几微安至数微安。目前有将PIN管与前置运算放 大器集成在同一芯片上并封装成一个器件。一雪崩芜匸极管CAPD)雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应 来工作的一种三极管。这种管子工作电压很高，约100 - 200V,接近于反向击穿电压 。结区内电场极强，光生电子在这

22、种强电场中可得到极大的加速 ，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此，这种管子有很高 的内增益，可达到几百。当电压等于反向击穿电压时，曲增益 可达10蔦 即产生所谓的雪崩。这种管子响应速度特别快，带宽雪覇芜电二w（APi）y理图APD的缺穴_讣 二 乞N 三二 二鼻二三y"? W 弋二 丁町在_ ggT69某光敏电阻与负载电阻RL=2kQ串 接于12伏的直流电源上，无光照 时负载也阻上的输丛电压为 =20mV,有光照时负载上的输出 虫流2=2V,试求：光敏电阻的暗 电與垂亮也血值;序光敏电阻的 殍度芋Qx嚨-6s/lx,求丸 敏血阻所受的照度？ 一光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流

23、放大作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制O光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型,国产-输出电流也比光电二极管大，多为毫安 级。但它的光电特性不如光电二极管好，在 较强的光照下，光电流与照度不成线性 关系。69F正常运用时，集电板加正电庄"WC 电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结 为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光电 流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产 生了一个被放大的电流Ic （ = Ie= （1+卩）日日此，尿碍体管的电流疯大作用与普通 瞥在上偏流电路中接

24、一个光电二极管的作用是完全相同的O光电三极管的工作原理#V。71#光敏三极管的结构原理、工作原理和电气图形符号光电三极管的工作原理 "工作过程：一、光电转换；二、光电流放大达林顿光电三极管电路为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上 构成集成器件73tHJI I I75光电三极管的主要特性:光电三极管的主要特性:光电三极管的主要特性:光电三极管的主要特性:100806040200400080001200016000 Vmn光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的 波长增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以 激发电子空穴

25、对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的 电子空穴对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。硅的峰值波长为900nm,铐 的峰值波长为1500nmo由 于铐管的暗电流比硅管大， 因此错管的性能较差。故 在可见光或探测赤热状态 物体时，一般选用硅管； 但对红外线进行探测时，则 采用错管较合适。73光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不 同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时 的输出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极e与基极b之 间的PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三 极管看作一般的晶体管。光电

26、三极管能把光信号变成电信号， 而且输出的电信号较大。伏安特性 mAUN20406080光电三极管的光照特性如图所示。它给出了光敏三 极管的输出电流/和照度之间的关系。它们之间呈现 了近似线性关系。当光照足够大（几klx）时，会出现饱 和现象，从而使光电三极管既可作线性转换元件，也可 作开关元件。光电三极管的温度特性曲线反映的是光电三极管的暗电流及 光电流与温度的关系。从特性曲线可以看出，温度变化对光电流 的影响很小，而对暗电流的影响很大.所以电子线路中应该对暗 电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。光电三极管的温度特性光敏晶体管的光照特性75光电三极管的频率特性曲线如图所示：光电三极管的频率

27、特 性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。一般来 说，光电三极管的频率响应比光电二极管差。对于铐管，入射光 的调制频率要求在5曲z以下。硅管的频率响应要比铐管好。010050010005000 10000 调制频率/Hz光电三极管的频率特性相对灵敏度/%光电三极管钓应用电路光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路。#Rir2I/ 3DG12VVRi1K 3DG12r279#L220当有光线照射于光电器件上时，使继电器 有足够的电流而动作， 这种电路称为亮通光电丘制电路，也叫明通控 制电垄最简单的亮通一 电路如图所示。#EJ)220VBG辻匸 K7图4. 2.1-4暗逋光电控制电路

28、亮通电路的,一如果光电继电器不受光 照时能使继电器动作， 受光照时继电器释放， 称它为暗通控制电路。要说明的是，亮通和暗通是相对而T话，以上分析 都是假定继电器高压开关工作在常开状态，如工作在常 闭状态，则亮通和暗通也就反过来。81如要求路灯控制灵敏，可采用如图电路。图4. 2. 18跻灯自幼控制电跻3.5光电耦合器件苑电禪合器件的工作愿理光电耦合器以光电转换原理传输信息，由于 光耦两侧是电绝缘的，所以对地电位差干扰有 很强的抑制能力，同时光耦对电磁干扰也有很 强的抑制能力。输入输出立发光二极管O光电三极管光电耦合器由发光器件（发光 二极管）和受光器件（光敏三 极管）封装在一个组件内构成;当发

29、光二极管流过电流IF时发 出红外光；光敏三极管受光激 发后导通，并在外电路作用下 产生电流I c。光耦合器件有透光型与反射型两种。在透光83型光耦合器件中,发光器件与受光器件面对面安#放，在它们之间有一间隔，当物体通过这一间隔时，发射光被切断。利用这一现象可以检测出物体的有无。采用这种方式的耦合器件后边连接的接口电路设计比较简单，检测位置精度也高。反射型光耦合器件从发光器件来的光反射到 物体上面由受光器件来检测出，比起透光型来显 得体积小，把它放在物体的侧面就能使用。尤电耦金卷件的特点具有电隔离的功能；亠£信号的传输是单向性的，适用于模拟和数字信号传输；A具有抗干扰和噪声的能力，可以

30、抑制尖脉冲及各种噪声，发 光器件为电流驱动器件。可理解为：1、输入阻抗低,分得噪声电压小,抑制输入端的噪声干扰;2、LED发光需要一定能量,因此可以抑制高电压、低能量的干扰;3、采用光耦合,且密封安装,抑制外界杂散光干扰;一4、寄生电容小(05pF-2pF),绝缘电阻大(lAlOWQ),抑制反馈噪声 响应速度快；A使用方便，结构小巧，防水抗震，工作温度范围宽；即具有耦合特性又具有隔离特性。87尤电耦幺鑒件的主妥參数输入 立输出发光二极管光电三极管1、电流传输比0定义为在直流状态下, 光电耦合器件的集电极电流cIc与发光二极管的注入电流If之比。如图中在Q点处电流传 输比为:如果在小信号下,交流

31、电流 传输比用微小变量定义:3 = A/c/A/fx1OO%0在饱和区和截止区都变小。卩与IF的关系：比，所以|3有如图示的变化。120祁发光二极管的P-I曲线10080 /60 /40200 10 20 30 40 50 60 70IF/mA耳与0的关系曲线2、最高工作频率，亢一最高工作频率取决于发光器件与光电接收 器件的频率特性。同时与负载电阻的阻值有关, 阻值越大，最高工作频率越低。>5电祸合沖件詢应用1、2、3、完成电平匹配和电平转换功能。代替脉冲变压器耦合信号，带宽宽，失真小。 代替继电器，无断电时的冲击电流和触点抖动。4、用于计算机作为光电耦合接口器件，提高可靠性。5、饱和压

32、降低，代替三极管做为开关元件。6、在稳压电源中，作为过电流自动保护器件，简单可 靠。89光电耦合器件光电隔离器（传感器）光电耦合继电器913.6光电位置敏感器件(PSD)93IlI1=【2祥入射光位置X和电极间入I2 p层.一 j层!1 I。IIM1、一维光电位置敏感器件（PSD）的工作原理 依图中所示电流讣、 距2L之间有如下关系：厶二厶+厶2LT V 2L兀 A = L 厶+厶其中，P型层电阻是均匀的。一维PSD器件可用来测量光斑在一维方向上的位置和位 置移动量。9237光热辐射检测器件.热敏电阻热敏电阻热敏电阻是用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的温 敏元件。有三种基本类型：正温度系数，

33、PTC负温度系数，NTC临界温度系数CTC口特点：温度系数大、灵敏度高电阻值大、引线电阻可忽略04080120160200温度/t04O nU、理却体积小，热响应快'廉价 互换性差、测温范围窄 在汽车、家电领域得到大量应用95晶格吸收、自由电子吸收本征和杂质吸收产生光生载子不产生光生载子光电导率变化， 伴随少量的热 能产生热能产生，温 升造成电阻值 变化光敏电阻热敏电阻#P负温度系数热敏电阻和金属材料温度特 性比较-热敏电阻的电阻与温度关系为：丫导体材料（NTC）R（T）= ATce04A, C, D为与材料有关的常数。门金材料电阻随温度的变化规律为：AT? = cct/T R0

34、76;对负温度系数材料：04080120160200温度/C< 097日热敏电阻的墓本结构电极引线发黑材料热敏元件黏合剂衬底导热基体#热敏电阻应用范围._ _家用电程（如空调机、微波炉、电风扇、电 取暖炉等）的温度控制与温度检测办公自动 化设备（如复印机、打印机等）的温度检测 或温度补偿。工业、医疗、环保、气象、食 品加工设备的温度控制与检验。仪表线圈、一成电路、石英晶体振荡器和热电偶的温度 . i谱卜偿。盤虫叫点稳定性好、可靠性高。一=值范围號0.11000KQ阻值精度高。99一原理是热电效应。101#A热电偶是温度测量中应用最普遍的测温器件， 它的特点是测温范围宽，性能稳定，有足够的

35、 测量精度，能够满足工业过程温度测量的需要； 二结构简单，动态响应好；输出为电信号，-可必 :饥佥测彌4半导体辐射 温差热电偶辐射热电偶热电偶基于温差热电 效应，多用于 测温?P型半导体冷端带正电， N型半导体冷端带负电, 最小可检测功率一般为10-llWo采用金属材料制成，用于探 测入射辐射，温升小，对材 料的要求丙，结构严格且复 杂，成本咼。浓咕堆工作原理涂黑金箔103#冷端RlLmV热电堆提高了热电偶 的响应时间和灵敏度。 其结构是多个热电偶串 . 联。尢热电堆的灵敏度为每 个热电偶灵敏度的和。热端-总结：热电偶型红外辐射探测器的时间常数较大， 响应时间长，动态特性差，被测辐射变化频率一

36、般 应在10Hz以下。#103应用范围。女山在陶瓷生庄3、热释电器件热释电器件利用热释电效应制成的热或红外辐 射检测器件，具有以下优点：1.宽的频率响应,工作频率可近兆赦兹,一般热检测器时间常数典型值在1-0Ols范围内。而热释电器件的有效时间常数可低至10仁3 X 105s°2检测率高,3.有天面积均匀的敏感面,工作时不接外偏置。4. 与热敏电阻肘'受环境温度变化影响小。5. 热释电器件的强度和可靠性比其它多数热检测器好, 制造容易。 一“自发极化的电介质，其自发极化强度Ps （单位面积 上的电荷量）与温度存在着如下关系： 当温度升高时，极化强度减低，当温度升高一定值时，

37、自发极化消失，这个温度称为”居里点“。在居里点以下，Ps是温度t的函数， 利用这一关系制造出热释电器件，温 度的升高，电极化强度减小，相当于 热”释放了 “部分电荷，可由放大器 转变成电压输出。热释电器件不同于其它光电器件 的特点：在恒定辐射作用情况下输出 信号电压为零。只有在交变辐射作用 下才会有信号输出。如错钛酸铅系陶瓷、钮 防盗防火报邕动览热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料, 酸钝、硫酸二山钛等制成的探测兀件。电源开关控制、 测。适合交变的信号测薑。107#9VCJGNDC30.033DR210KR.52.2M470u=C4I 4.7uIr1 2.2MR420K1N4148D26).03322KR8100KR94.7KC747uRGNDRObOtS109R3lk热純鵠器1C1帖3 4甲16P1RR147kR2IM2 -1 Hrc-p枷11 4町901R6ookIR51100kR44.7k 2R710kIC2ALM358-3l6VC3即iooko.olCIO 必Voo89 oR10VD3Is*16vtCOOK 2IC378L且BLCMmSAVMPR16300k68R1010klc2BLM31