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利用光子效應所制成的紅外光電開關(guān)傳感器，統(tǒng)稱紅外光電傳感器。按照光子效應的工作原理可將光子效應分為光電發(fā)射 效應、光電導效應、光生伏特效應和光電磁效應。光電子發(fā)射 效應是指在光輻射作用下產(chǎn)生的光電子會逸出被照射材料的表面，常成為外光電效應，它多發(fā)生在金屬類材料中。光電導效應、光生伏特效應和光電磁效應則是普遍在材料的內(nèi)部產(chǎn)生的，電子并不逸出材料的表面，故這三種形式的效應常稱為內(nèi)光電效應。 按照光電紅外光電開關(guān)傳感器的工作原理，一般分為內(nèi)光電和外光電傳感器兩種，內(nèi)光電傳感器又分光電導傳感器、光生伏特傳感器和光磁電傳感器等三種。 1、外光電傳感器(PF器件) 當光輻射照在某些材料的表面上時，若入射光的光子能量足夠大，就能使材料的電子逸出表面，向外發(fā)射出電子，這種現(xiàn)象叫做外光電效應或光電子發(fā)射效應。真空光敏二極管、充氣光敏二極管、光電倍增管等便屬于這種類型的傳感器，而增強硅靶攝像管、二次電子電導攝像管等則是由外光電效應制成的攝像器件。外光電傳感器的響應速度比較快，一般只需幾個毫微秒，但電子逸出需要較大的光子能量，只適宜在近紅外輻射或可見光范圍內(nèi)使用。 2、光電導傳感器(PC器件) 當紅外輻射照射在某些光導體材料表面上時，半導體材料中有些電子和空穴可以從原來不導電的束縛狀態(tài)變?yōu)槟軐щ姷淖杂蔂顟B(tài)，使半導體的導電率增加，這種現(xiàn)象叫做光電導現(xiàn)象。 利用光電導現(xiàn)象制成的傳感器稱為光電導傳感器，如硫化鉛PBS、硒化鉛PBSE、銻化甸INSB、等材料都可制造光電導傳感器。使用光電導傳感器時，需要制冷和加上一定的偏壓，否則會使響應率降低、噪聲大、響應波段窄，以致使紅外傳感器損壞。 3、光生伏特傳感器(PV器件) 在無光照射下，PN結(jié)內(nèi)存在內(nèi)部自建電場E。當紅外輻射照射在PN結(jié)及其附近時，結(jié)內(nèi)電場作用下，自由電子移動向N區(qū)，空穴則移動向P區(qū)。在PN結(jié)開路情況下，則在PN結(jié)的兩端生一個附加電動勢，這個動勢稱為光生電動勢，這種現(xiàn)象叫做光生伏特效應。利用這種效應制成的傳感順口 ，稱為光生伏特紅外光電開關(guān)傳感器。 常見光生伏特傳感器的半導體材料有INAS砷化錮等，常見的是PN結(jié)型光伏器件。光伏型器件除了單元器件外，還有陳列器件、件等。常見的單元器件有：光電池、光敏二極管、雪崩光敏二極管、光電三極管及硅靶攝像管等。 4、光磁電傳感器(PEM器件) 將某些半導體材料置于強磁場中，當紅外輻射照射在它的表面上時，則在這種材料的表面層內(nèi)便激發(fā)出光生載波子電子——空穴對，并在其表面層和體內(nèi)形成載流子嘗試梯度，于是光生載流子向內(nèi)部擴散。在擴散過程中，由于磁場產(chǎn)生的洛侖茲力的作用，電子和空穴將各偏向一邊，產(chǎn)生電荷積累，這種現(xiàn)象叫做光磁電效應。利用光磁電效應的傳感器，稱為光磁電傳感器。 光磁電傳感器不需要制冷，響應波段可達7um左右，時間常數(shù)小，響應速度快，不用加偏壓，內(nèi)阻極低，噪聲小，有良好的穩(wěn)定性和可靠性，但其靈敏度低，低噪聲前置放大器制作 困難，因而影響了使用。 5、光子發(fā)射傳感器(PE器件) 當光照射在某些金屬、金屬氧化物或某些半導體表面上時，假若入射光的光子能量hv足夠大，電子吸收光子能量后就能逸出材料表面，即向外發(fā)射電子，這種現(xiàn)象就叫做光電子發(fā)射效應或稱外光電效應。 |
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