象限探测器和光电讲解课件

1、象限探测器和光电位置传感器象限探测器功能：用来确定光点在二维平面上的位置坐标用途：准直、定位、跟踪工艺：利用集成电路光刻技术，将光敏面分隔成几个面积相等、形状相同、位置对称的区域，每个区域相当于一个光电器件类型：四象限光电二极管、四象限硅光电池、四象限PMT、二象限的也有等等应用：1。和差电路形式xySDSASBSCVAVBVDVCVA+VDVB+VCVC+VDVA+VB(VA+VD)- ( VB+VC)(VA+VD)+ ( VB+VC)(VA+VB)- ( VC+VD)+-2. 直差电路形式SASBSCSD-+-VAVCVBVD(VA+VD)+ ( VB+VC)VCVDVAVB象限探测器的应

2、用四象限Si PIN光电二极管激光制导的导弹头部有四个排成十字形的激光接收器（四象限探测仪）。如果四个接收器收到的激光一样多，就按原来方向飞行，如果有一个接收器接收的激光少了，它就自动调整方向。激光瞄准、制导跟踪及探索装置激光微定位、位移监控等精密测量系统。激光制导技术核心部件：激光导引头功能：利用激光目标指示器照射目标，反射回来的信号经过接收处理形成控制指令控制导弹飞行。美国海尔法导弹采用四象限硅雪崩光电二极管若反射回来的光斑正好落在中心：(VA+VB) ( VC+VD)0(VA+VC) (VB+VD)0否则修正。象限探测器的缺点若被测光斑全部落入一个象限，无法探测要求光斑均匀、形状对称各象

3、限之间存在间隙，存在探测盲区不适宜探测小光斑或非均匀不对称光斑测量精度与光强变化及漂移密切相关，因此分辨率和精度有限。光电位置传感器Position Sensitive Detector，PSD利用离子注入技术，一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件，分一维和二维两种。可确定光的能量中心位置。PSD的优点光敏面上无象限分割线，消除死区对光斑形状无严格要求，与聚焦无关可连续测量，分辨率高，一维PSD可达0.2m同时检测光强和位置忽略光斑形状细节，直接给出“重心”位置广泛应用于激光束的监控（对准、位移和振动）、平面度检测、自动测距、二维位置检测等系统中一维PSD工作原理PIN三层结构。P层是

4、有均匀电阻率的光敏层。当入射光点照射到PSD光敏面上某点时，由于在入射光点到信号电极间存在横向电势，从而从信号电极上分别得到光电流I1和I2PSD的等效电路为图（b）所示。Rsh为并联电阻，Ip为电流源，D为理想二极管，RD为定位电阻，结电容Cj是绝对器件响应速度的主要因素。位置表达式LLI1I2I0 xA与总电流无关一维PSD直流工作电路原理图通过运算放大器进行相加相减的运算，最后通过Us模拟除法器，得到光点的位置信号二维PSD二维PSD用于测定光点在平面上的二维（x，y）坐标。受光面是方形的，比一维PSD多一对电极。按结构分为以下三种形式：单侧四电极型双侧双电极型枕形双侧双电极型电极分别设

5、置在器件的两侧（前表面和后表面）每个位置信号（光电流）由两个电阻层分成两部分位置探测能力强位置探测误差小，分辨率高单侧四电极型四个电极都设置在器件的前表面光电流在同一电阻层内分成四个部分周边有相对较大的误差施加偏压容易，暗电流小，响应速度快枕形为减少周边误差，对光敏面和电极进行了改进。边缘四周误差减小，暗电流小，响应时间快，容易施加偏压二维PSD的位置计算双侧双电极型和单侧四电极型枕型（1）光谱响应特性PSD的光谱响应特性曲线，它表示PSD的灵敏度与波长之间的关系。这种PSD波长响应范围较宽，一般都在300-1100nm范围内，峰值波长均在900nm 左右。 （2）结电容与反偏电压关系特性结电

6、容Cj是确定PSD响应速度的主要因素。图中是结电容与所加反偏压间的关系曲线。反向电压愈高，结电容愈小。反偏电压的选取一定要小于器件所允许的最大反偏电压，否则器件将遭到击穿。（3）温度特性环境温度影响PSD的灵敏度和暗电流。PSD的暗电流随着温度的上升而按指数规律增加当入射光波长小于约950nm时，温度变化对其灵敏度基本上无影响但长波段其灵敏度随着温度的变化较大。（4）位置检测误差一维PSD（S1544）位置检测误差曲线，从曲线可知，越接近边缘，其位置检测误差越大。光电耦合器发光器件与光接收器件组合的一种器件以光作为媒介把输入端的电信号耦合到输出端。发光器件：发光二极管接收器件：光电二极管、光电三极管、光集成电路等体积小，寿命长，无触点，抗干扰能力强，输入和输出之间隔离，可单向传输信号等特点可取代继电器、变压器、斩波器等广泛用于隔离电路、开关电路、模数转换电路、逻辑电路以及长线传输、高压控制等单元电路。光电耦合器的结构原理图（a）光电二极管（b）光电三极管（c）光电二极管-高速开关三极管根据接收器的不同来分类（d）光电三极管-达林顿晶体管（e）光集成电路光电传感器光电耦合器的应用光电耦合器特点总结：1.以光为媒介传输，保证了输入输出端间的高度电绝缘，绝缘