9.5光电传感器及其应用

9.5光电传感器及其应用常用的光接收器光电传感器的光路设计光电传感器优势与应用光敏电阻与光敏二极管在应用上的差别

光电传感器是将被测光信号转变成电信号的一种装置，它由光源、接收器和检测电路组成，接收器依据光电效应感知光的某个物理量的变化，并将其转换成电信号。常用的光接收器

光接收器由光敏元件构成，常见的光接收器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池等。光电管

光电管是一种能够将光能转换为电能的电子器件，它的基本结构包括一个密封的玻璃或石英管，管内有一个金属板作为阳极，另一个金属板作为阴极，阴极通常是由容易发射电子的材料（如铯或锑）制成。光电管在接收光照并满足一定条件时，能对外发射电子，这种现象称为外光电效应。常用的光接收器光电管组成及作用：

光电阴极：用于发射光电子。

光电阳极：用于收集从阴极发射出的光电子。

玻璃或石英管：提供真空环境，防止电子与气体分子碰撞影响光电子运动。常用的光接收器光电倍增管

光电倍增管是利用光电效应和二次电子发射，将单个光子转换为可测量的电信号的一种高灵敏度光检测器。常用的光接收器光电倍增管的具体应用：

光电倍增管通过光电发射、电子倍增和信号收集一系列过程，将检测到的微弱光信号放大为可测量的电信号，具有极高灵敏度和快速响应时间，在天文学、医学、物理研究和化学分析等许多科学和工业领域都有广泛应用。常用的光接收器常用的光接收器

光敏电阻和光敏二极管依据光电导效应工作，在受到光照时，在光敏电阻和光敏二极管中激发出电子—空穴对，增强了导电能力。光敏电阻光敏二极管常用的光接收器

光敏三极管能将原始光电流放大,所以灵敏度比光敏二极管高许多倍。

光敏三极管常用来制作对射型的光电开关,用于实现计数、探测物体位置等功能。

光电池依据光生伏特效应工作，光照在光电池中激发出电子—空穴对，在内电场的作用下，正负电荷分别移到光电池的两端，在光电池的两端形成稳定的电势差。常用的光接收器

光电管和光电倍增管依据外光电效应工作，在受到对应频率的光照时，阴极发射出光电子。

光敏电阻和光敏二极管依据光电导效应工作，在受到光照时，在光敏电阻和光敏二极管中激发出电子—空穴对，增强了导电能力。

光电池依据光生伏特效应工作，光照在光电池中激发出电子—空穴对，在内电场的作用下，正负电荷分别移到光电池的两端，在光电池的两端形成稳定的电势差。常用的光接收器

根据光源与光接收器的位置关系，光电传感器可以分为对射型光电传感器、反射型光电传感器和漫反射型光电传感器三类。光电传感器的光路设计

对射型光电传感器探测距离远,工作可靠。光电传感器的光路设计

反射型光电传感器需要在光源对面安装反光板，常用于深色物体的检测。

漫反射型光电传感器常用于狭小的空间，但不适合检测深色物体。光电传感器的优势：

响应速度快、精度高、抗干扰能力强、无需接触、寿命长。光电传感器的优势与应用光电传感器的应用领域：

工业自动化，如位置检测、计数与分类、安全监控等；光电传感器的优势与应用

交通控制，如交通信号灯的控制、自动门的开关；停车场管理等；

医疗器械，如血氧饱和度监测、心率监测等；光电传感器的应用领域：

光通信，如光纤通信中接收和转换光信号；光电传感器的优势与应用

安全监控，如非法入侵检测、烟雾探测报警等；

科学研究，如光谱分析、距离测量等。应用拓展：光敏电阻与光敏二极管在应用上的差别

光敏电阻和光敏二极管都是基于光电导效应工作的半导体光电器件，在对应波长的光照下，从半导体材料中激发出电子——空穴对，导电能力增强。

由于两类半导体光电器件内部结构不同、应用场景不同，光敏电阻主要用作开关式的光电转换器件，而且半导体内部没有PN结，所以光敏电阻接入电路时不用区分极性，应用拓展：光敏电阻与光敏二极管在应用上的差别

光敏二极管用于检测光线的强度，要求产生的光电流与光照强度间满足较好的线性关系，依据二极管的单向导电性，光敏二极管工作时内部的PN结应当处于反向偏置状态，没有光照时，反向电流为零，光照激发出载流子，光敏二极管中才会产生相应的反向电流，光照超强，激发出的载流子数越多，反向电流随之增大。知识梳理：

光电管和光电倍增管是基于外光电效应工作的光电器件，主要用于精确计量光信号；光敏电阻和光敏二极管是基于光电导效应的光电器件，与光电管和光电倍增管相比，光敏电阻和光敏二极管成本低、体积小，易于集成，在日常生活中应用更为广泛。

重点强调：

光敏电阻、光敏二极管对不同波长的光敏感度不同，选用时要注意它们适用的