光电器件敏感元器件（光敏器件的工作基础）

本文目录一览：

• 1、精研科技含有半导体吗
• 2、问:常用的关敏原件有哪些？（简答题）
• 3、光电传感器原理是什么？
• 4、什么是光纤传感器？光纤是敏感元件？

精研科技含有半导体吗

有。精研科技有限公司位于珠海市香洲区永田路38号2幢405，成立于2000年7月27日，目前公司的主要经哪卖扒营范围是研究、配蚂开发、生产和销售自产的李昌各式电子、半导体、集成电路、新型电子元器件、光电器件、敏感元器件及其零配件。

问:常用的关敏原件有哪些？（简答题）

常用的光敏元件有三种。硫化镉光敏元件（光敏电阻）、蓝硅光敏元件（光电二极管）、磷砷化镓光敏元件。此外，还有光电三极管。

附：相关资料

1．硫化镉光敏元件

硫化镉属于光敏电阻。硫化镉光敏电阻是目前广泛使用的一种光敏元件，不仅应用在独立式测光表上，也应用于照相机的测光系统之中。这类光敏元件的体积较小，灵敏度较高。它的光谱灵敏度大约从300nm至9999nm，峰值在999nm，因而对红光和红外光比较敏感。

硫化镉光敏元件的缺点是有记忆作用。在接受了强光之后，电荷释放的速度较慢，如果这时马上测量较弱的光线，则要产生比较大的误差。另外，硫化镉光敏元携扒件还有温度稳定性差、低照度条件下反应速度慢的缺点。

2．蓝硅光敏元件

蓝硅（SPD）光电二极管，这是一种新型的光敏材辩圆昌料，正在得到越来越广泛的应用。蓝硅光电二极管由硅材料制作而成。硅的光谱灵敏度类似于硫化镉，用在测光表上的硅光二极管经过了滤光镜的校正，其光谱特性比硫化镉好得多，它对可见光中蓝光比较敏感，所以称硅光二极管为蓝硅光电二极管。

蓝硅（SPD）光电二极管测光的腔旁范围很宽，基本接近全色胶卷的光谱敏感性。另外，蓝硅（SPD）光电二极管的灵敏度也较好，即使在光线较弱的条件或者瞬间的强光都能快速准确地测光。

3．磷砷化镓光敏元件

磷砷化镓二极管（GPD或GaAaP）也属于半导体光敏材料。它的光学特性基本与蓝硅（SPD）光电二极管相似。但磷砷化镓二极管的光谱响应更接近人类的视觉灵敏度，所以为理想的测光元件。

光电传感器原理是什么？

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光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转毁知局换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 光电传感器原理是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来纤让实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，猛销装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

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什么是光纤传感器？光纤是敏感元件？

由于光纤传感器及技术具有较其它传感器无法比拟的特点，所以近几年来，光纤传感器与测量技术发展成为仪器仪表领笑圆域新的发展方向，碰闭塌而新型光纤传感器不外乎有以下特点：

* 光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。

* 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。

* 光纤传感器体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。

还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源韦富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。

正是由于光纤传感器具有许多独特优势，可以解决许多传统传感器无法解决的问题， 故自从它问世以来，就被广泛应用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各个领域。值此，将讨论光纤传感器在石油化工领域应用，即油库油罐液位、温度信号实时监测系统中的设计方案(见图0所示)。正因该监测系统应用了光纤液位传感器、光纤温度传感器及光纤液位报警器.为此先对此有关的光纤传感器技术作一介绍。

2、光纤传感器组成与类型

光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。来自光源的光线，通过接口进入光纤，然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息，最后利用微处理器进行信息处理。概括光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和光探测器两个重要部件，见图1所示。

光纤传感器一般分为两大类：一类是传光型，也称非功能型光纤传感器；另一类是传感型，或称为功能型光纤传感器。前者多数使用多模光纤，以传输更多的光量；而传感型光纤传感器，是利用被测对象调制或改变光纤的特性，所以只能用单模光纤。

3、测量用的光纤传感技术

3.1光纤温度传感器-传光型光纤温度传感器

位图2(a)为半导体吸光型(传光型)光纤温度传感器示意图。将一根切断的光导纤维装在细钢管内，光纤两端面间夹有一块半导体感温薄片(如GaAs或InP)，这种半导体感温薄片透射光强随被测温度而变化。因此，当光纤一端输入一恒定光强的光时，由于半导体感温薄片透射能力随温度变化，光纤另一端接收元件所接受的光强也随被测温度而改变。于是通过测量光探测器输出的电量，便能遥测到感温探头2(b)处的温度。

探头中，半导体材料的透过率与温度的特性曲线如图2(c)所示，当温度升高时，其透过率曲线向长波长方向移动。显然，半导体材料的吸收率与其禁带宽度Eg有关，禁带宽度又随温度而变化，多数半导体材料的禁带宽度Eg随温度丁的升高几乎线性地减小，对应于半导体的透过率特性曲线边沿的波长λg随温度升高向长波方向位移。当一个辐射光谱与λg相一致的光源发出的光，通过此半导体时，其透射光的强度随温度丁的升高而减少。那何为传光型光纤传感器？

传光型光纤传感器中的光纤仅作为传输光的介质，只起传输光波的作用，对外界信息的“感觉”功能是依靠其它物质的敏感元件来完成的，因此必须在光纤端面或中间加装其它敏感元件才能构成传感器。这样，传感器中的光纤中间是中断的、不连续的，中断部分要接上其它介质的敏感元件，如图1所示。

调制器是敏感元件，置于入射光纤和接收光纤态厅之间，在被测对象的作用下，使敏感元件的光路遮断或使敏感元件的光穿透率发生变化，这样，光探测器所接收的光量便成为被测对象调制后的信号，经放大、解凋后，就可得到被测对象。

3.2光纤液位传感器

基于全内反射原理，可以设计成光纤液位传感器。光纤液位传感器由以下三部分组成：

*接触液体后光反射量的检测器件即光敏感元件；

*传输光信号的双芯光纤；

*发光、受光和信号处理的接收装置。

图3(a)所示为光纤液位传感器的基本结构。这种传感器的敏感元件和传输信号的光纤均由玻璃纤维构成，故有绝缘性能好和抗电磁噪声等优点。

光纤液位传感器的工作原理如图3(b)所示。发光器件射出来的光通过传输光纤送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透过，而其余的光被反射回来。当敏感元件与液体相接触时，与空气接触相比，球面部的光透射量增大，而反射量减少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接触液体。反射光量决定于敏感元件玻璃的折射率和被测定物质的折射率。被测物质的折射率越大，反射光量越小。来自敏感元件的反射光，通过传输光纤由受光器件的光电晶体管进行光电转换后输出。敏感元件的反射光量的变化，若以空气的光量为基准，在水中则为-6-—7dB，在油中为-25—30dB。可对反射光量差别很大的水和油等进行物质判别。

用微光检测液位的光纤液位传感器有如下特点：

*能用于易燃、易爆物等设施中；

*敏感元件的尺寸小，可用于检测微量液体；

*从检测液体开始到检测信号输出为止的响应时间短；

*敏感元件是玻璃的，故有抗化学腐蚀性；

*能检测两种(油、水等)液体界面：

*价格低廉。

在实际应用中应注意，光纤液面传感器不宜用于检测粘附在敏感元件玻璃表面的物质。如何检测液位？

在装有液体的槽内。将敏感元件安装在液面下预定检测的高度。当液面低于这一高度时，从敏感元件产生的反射光量就增加，根据这时，发生的信号就能检测出液面位置。若在不同高度安装敏感元件，则可检测液面的高度。

4、光纤传感器与基于CAN总线网络组成的油库油罐的液位、温度信号实时监测系统设计方案。

4.1监测系统组成。

图0所示可知，监测系统分别

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