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光电传感器的原理和三种类型

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光电传感器的原理和三种类型

发布日期:2020-06-11 作者: 点击:

光电传感器的原理和三种类型

光电传感器是一种小型电子设备,各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。它主要是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。

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光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

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光电元件是光电传感器中最重要的组成部分,它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性,光是由光速运动的光子所组成, 当物体受到光线照射时,其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态,自身的电性质也会发生改变,这样的现象称为光电效应。

根据电属性状态的不同变化,将光电效应分为以下三种:

1)外光电效应

在光线作用下使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电元件有光电管,光电倍增管等。

2)光电岛效应

有光电管,光电倍增管等。

半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。基于光电导效应的光电元件有光敏电阻,光敏晶体管等。

MWS12小型数字光栅尺


3)光生伏特效应

在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池和光敏二极管、三极管等。

以光电管为例,当入射光照射在阴极上时,单个光子把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子,从而使自由电子的能量增加。当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功时,它就可以克服金属表面束缚而逸出,形成电子发射,这种电子称为光电子。只有当入射光的频率高于极限频率时,才会产生光电子。


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