Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КВП / Тема 8(2).doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
173.06 Кб
Скачать

8.5 Оптичні первинні вимірювальні перетворювачі

Загальні положення

Дія оптичних перетворювачів заснована на явищі фотоефекту, а саме, під дією електромагнітного випромінювання в твердому тілі чи рідини звільняють електрони, тобто носії зарядів. Розглянемо два види фотоефекту:

Внутрішній фотоефект – це явище, яке здійснюється усереднені кристалічної решітки твердого тілі під впливом світлового потоку. При цьому змінюється концентрація носіїв зарядів та їх перерозподіл усереднені кристалу. Такий фотоефект виникає тільки в напівпровідниках та в діелектриках.

Зовнішній фотоефект – це процес емісії електронів під впливом світлового потоку, який падає на поверхню тіла.

До генераторних оптичних перетворювачів належать фотоелемент, фото помножувач.

До параметричних оптичних перетворювачів належать фотодіод, фоторезистор, фото транзистор.

До загальних параметрів оптичних перетворювачів належать: чутливість, опір перетворювача, який затемнений, постійна часу (інерційність перетворювача), робоча напруга.

Розглянемо загальні характеристики оптичних перетворювачів, а саме,

світлова характеристика – це залежність, яка показує взаємозв’язок вили фотоструму IФ з падаючим світловим потоком Ф - рисунок 1.

Рисунок 1 – Світлові характеристики оптичних перетворювачів

Спектральна характеристика – це залежність відносної чутливості перетворювача S0 від довжини хвилі λ падаючого світлового потоку. Ця характеристика дозволяє визначити діапазон спектру, у якому може бути використаний перетворювач – рисунок 2.

Рисунок 2 – Спектральні характеристики оптичних перетворювачів

вольт – амперна характеристика характеризує взаємозв’язок фотоструму IФ та напруги U при світловому потоці, що не змінюється – рисунок 3

Рисунок 3 – Вольт – амперні характеристики оптичних

перетворювачів

Температурна – це залежність опору перетворювача від температури навколишнього середовища.

Розглянемо оптичні вимірювальні перетворювачі більш детально (див. таблицю 1).

Таблиця 1 – Оптичні вимірювальні перетворювачі

Найменування

перетворювача

Характеристика перетворювача

Фотоелемент

Фізичні явища, що покладені в основу принципу дії: в основі зовнішній фотоефект, а саме, під дією падаючого світлового потоку виникає фото - ЕРС, яка залежить від інтенсивності падаючого світла та від його спектру.

Конструктивні особливості: фотоелементи виконуються в вигляді двох електродних вакуумних та газонаповнених перетворювачів з катодом з світлочутливого матеріалу. Анодом такого елементу є металеве кільце або пластина.

Фото помножувач

Конструктивні особливості:

для підсилення сигналів, які надходять з фотоелементів, призначений електронний підсилювач, який об’єднаний в загальну з фотоелементом конструкцію – фото помножувач.

Для підсилення основного фотоструму в фото помножувачі використовується явище вторинної електронної емісії (процес виходу електронів з поверхні твердих або рідини при бомбардуванні їх поверхні первинними електронами. Тому то в перетворювачі, крім основного катоду К, є декілька вторинних като-

Найменування

перетворювача

Характеристика перетворювача

дів К1…Кп, які знаходяться під різними потенціалами, наслідок, струм підсилюється у декілька сотень тисяч раз.

Фоторезистор

Фізичні явища, що покладені в основу принципу дії: в основі внутрішній фотоефект, а саме, явище зміни концентрації зарядів в напівпровідникому матеріалі при опромінені світловим потоком. Характерна особливість – двостороння провідність.

Конструктивні особливості: фоторезистори виконуються в вигляді плівки напівпровідникового матеріалу, який нанесений на скляну пластину та захищену шаром лаком, що пропускає світло. Світло чутливі матеріали – вісмут, кадмій, сірковий свинець

Фотодіод

Фізичні явища, що покладені в основу принципу дії: напівпровідниковий фотоелемент з p-n переходом, зворотній струм через який змінюється в залежності від енергії світлового потоку – це фотодіод. Освітлення p-n переходу сприяє проникненню неосновних носіїв зарядів з освітленої зони. Внаслідок чого зменшується зворотній опір фотодіоду, що призводить до збільшення струму в вимірювальному колі.

Конструктивні особливості: матеріал для фотодіоду - - це германій, кремній.

Схема включення:

Фототранзистор

Фізичні явища, що покладені в основу принципу дії: в основі знаходяться підсилювальні властивості n-p-n

Найменування

перетворювача

Характеристика перетворювача

таp-n-p переходів, які вмикаються в зворотному напрямку. При цьому сила колекторного струму може змінюватись при освітленні будь – якої області, якщо товщина їх менш, ніж дифузійна довжина носіїв. Як наслідок того, що носії зарядів проникають в базову область, сила колекторного струму залежить від освітленості цієї області.

Схема включення:

Соседние файлы в папке КВП

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и на обработку персональных данных.

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Оформить еще одну заявку