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1、 班 级 XXXXX 学 号 XXXXXXXX 本科毕业设计论文题 目 光电感应器件研究及典型 电路设计与实现 学 院 XXXXXX 专 业 电子信息科学与技术 学生姓名 XXXXX 导师姓名 XXXXX 毕业设计（论文）诚信声明书 本人声明：本人所提交的毕业论文光电感应器件研究及典型电路的设计与实现是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明：有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本论文和资料若有不实之处，本人承担一切有关责任。论文作者：
2、XXXX （签字） 时间：2012年5月18日指导教师已阅： （签字） 时间：2012年5月18日 西 安 电 子 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 XXXXX 学 号 XXXXXXX 指导教师 XXXXX 职 称 XXXXXXXX 学 院 XXXXXX 专 业 电子信息科学与技术 题目名称 光电感应器件研究及典型电路设计与实现 任务与要求 随着电子产业的快速发展，不断的新元件被用于生产中，为了实现自动化、快速有效的实现生产。其中，光电感应器件就在这之中被广泛使用，通信行业中的光通信中、生产车间里面的计数器以及其他行业中的应用。所以本课题要求学生对光敏器件这个领域有深入的研究，
3、它的分类、封装、功能及主要应用范围等特点的熟悉、学习，在这基础之上去选择一个应用最广泛、也容易实现的例子光电计数器研究并实现。开始日期 2012年1月15日 完成日期 2012年5月20日 院长（签字） 2012年 月 日注：本任务书一式两份，一份交学院，一份学生自己保存。西 安 电 子 科 技 大 学 毕业设计（论文）工作计划学生姓名 XXXXX 学 号 XXXXXXX 指导教师 XXXXX 职 称 XXXXXX 学 院 XXXXX 专 业 电子信息科学与技术 题目名称 光电感应器件研究及典型电路设计与实现 一、 毕业设计（论文）进度起止时间工作内容2012.1.15-2012.3.15查阅
4、相关文献资料，学习有关光敏器件的基本内容，熟悉Altiuum Designer2012.3.16-2012.3.20设计出合理的实现方案，并作出实现的原理电路图2012.3.21-2012.4.10对所实现的光电计数电路进行测试仿真，编辑并绘制PCB板原理图2012.4.11-2012.5.6整理资料，撰写毕业论文2012.5.7-2012.5.20整理资料，准备毕业论文答辩二、主要参考书目（资料）1孙小安，模拟电子技术，西北大学出版社，2006年10月2江晓安，董秀峰，杨颂华，数字电子技术，西安电子科技大学出版社，2008年6月3雷思孝，冯育长，单片机系统设计及工程应用，西安电子科技大学出版
5、社，2005年1月，Page(s):141-1465陈振官,陈宏威等,光电子电路及制作实例,北京国防工业出版社,20066 李忠播,袁宏,电子设计与仿真技术,北京机械工业出版社,20047 黄正谨,综合电子设计与实践,南京东南大学出版社,20028 蔡雅铮,计数器及其逻辑设计,高等教育出版社,1985,Page(s):31-329 黎民,数字计数器的制作与使用,香港万里出版社,1982,Page(s):56-58三、主要仪器设备及材料硬件：计算机、Internet等软件：Altiuum Designer Winter 09、Windows操作系统等四、教师的指导安排情况（场地安排、指导方式等）
6、1.每周集中汇报、指导一次2.采用面谈方式（教学楼A楼201教室），电话、邮箱随时联系指导五、对计划的说明注:本计划一式两份，一份交学院，一份学生自己保存（计划书双面打印）西 安 电 子 科 技 大 学毕业设计（论文）中期检查表学 院XXXXXX专 业电子信息科学与技术学生姓名XXXXX学 号XXXXX班 级XXXXXX导师姓名XXXXX职 称XXXXX单 位西安电子科技大学题目名称光电感应器件研究及典型电路设计与实现检 查 内 容检 查 结 果题目是否更换及更换原因否学生出勤情况全勤进 度 评 价（完成总工作量的百分比）85%质量评价、进度描述硬件完成及论文初稿完成。审题准确，资料充分，重点
7、突出，叙述详细。总 体 评 价（按优、良、中、及格、不及格五个档评价）优存在的问题与建议 在指导教师的指导下，完成论文的修改工作，完全按照校要求打印装订。按时参加答辩。学院审核（盖章）注：此表由指导教师填写，中期检查成绩将作为毕业设计总成绩的一部分；此表装订入毕业设计（论文）中。西 安 电 子 科 技 大 学 毕业设计（论文）成绩登记表学 院XXXXXX专 业电子信息科学与技术姓 名XXXXXX学 号XXXXXX成 绩题目名称光电感应器件研究及典型电路设计与实现指导教师XXXXXX职称XXXXX指导教师评语及对成绩的评定意见 光电感应器件是近年来人们新型研究出的一类电子器件，它应用很多领域，同
8、时，发展和更新快，种类多。本课题要求详细研究这一类器件的各种特性以及它的一个典型应用。 该同学深入研究了光电感应这一类器件，从器件的分类、代表器件、各类器件的特性以及各类器件的应用领域和作用等基础上分别作了详细论述。对于器件的典型应用选用常见的光电计数器，从方案设计到设计原理电路和电路工作流程均阐述明细，从原理电路到计数器的实现过程的运用软件设计电路和绘制PCB板的过程和软件功能介绍很详细。全文内容重点突出，格式符合规范化要求。 该同学在毕业设计期间，工作认真，有着独立思考和解决问题的能力。同时体现对资料整合及理解掌握。 建议成绩评定为“ ”。 签名 年 月 日评阅人评语及成绩评定意见 签名
9、年 月 日答辩小组意见签名 年 月 日学院答辩委员会意见答辩委员会主任签名 年 月 日注：学院、专业名均写全称；成绩登记表双面打印 摘 要摘 要随着社会的快速发展，其中电子产业发展是遥遥领先 。各行各业追求高速高效的生产，其中光电感应器件对此有很大的贡献。光电感应器件就是利用光电效应将光信号转换成电信号或者装置中既能将光信号装换成电信号也能将电信号转换成光信号的的一类装置。其中，能将电信号转换成光信号的一般也叫做发光器件，而前者一般是做成光电传感器，也是这类器件的主要应用。无论是在现代通信行业还是在其他非电子行业中光电感应器件的应用非常的广泛。这类器件具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度和反
10、应快等优点，所以在非电子行业中一般被应用于检测、计数等，而在通信行业中，现在的光通信里就应用光电效应及这一类器件的特点，做成连接器和耦合器、光发射/接收器、光波分复用/解复用器、光滤波器、光放大器、光开关以及光分插复用器等来提高现代通信。它的应用虽然非常广泛，但是本论文中主要讲述它的简单应用光电计数器。光电计数器常用在商场或者会场的入口、生产线上面产品等进行计数功能这一简单应用。本作品电路主要采用常用分立元件和小规模集成电路，结构简单可靠，能够提供准确的统计值，成本低廉，实用性强，二次开发性高。关键词：光电感应器件 光电效应 光电传感器 光通信 光电计数器AbstractAbstractWit
11、h the rapid development of society, including electronic industry development is far ahead. All walks of life pursuit of high speed and high efficient production, which have a great device photoelectric sensor of contribution.Photoelectric sensor devices is the use of the photoelectric effect will s
12、ignal light into electrical signal or device can pack into electrical signals will be light signals will be able to convert electrical signal light signals of a class of device. Among them, can convert electrical signal light signals general also called glowing device, and the former general, it is
13、the photoelectric sensor, also is the main application of this kind of device. Whether in modern communications industry or in the rest of the electronics industry, the application of the photoelectric sensor devices is very extensive.This kind of device has simple structure, the contact, high relia
14、bility, high precision and quick response and other advantages, so in the electronic industry is generally used in testing, counting, and in communications industry, now the application of optical photoelectric effect and the characteristics of this kind of device, and made a connector and coupler,
15、light emission/receiver, light WDM/solution multiplex, light filters, optical amplifiers, light switch and light points into multiplex and to improve the modern communications.The application of it there is a very extensive, but this thesis mainly about its simple application-photoelectric counter.
16、Photoelectric counter in the mall or common entrance, the production line above products to count the simple application function.This work mainly by the circuit commonly used division components and small-scale integration circuit, the structure is simple, reliable and can provide the accurate stat
17、istics value, low cost, practical strong, secondary development high.Keywords: photoelectric sensor devicesphotoelectric effect photoelectric sensorsoptical communications photoelectric counteri目 录 目 录第一章 绪 论11.1 光电感应器件概述11.2 光电感应器件的应用2第二章 光电感应器件原理32.1 光电感应器件的概念32.2 光电感应器件的分类32.2.1 按使用的场所分类32.2.2 按光
18、电效应原理分类42.2.3 按光电感应器件的组成分类42.3 基于光电效应组成的光电感应器件52.3.1 外光电效应器件52.3.2 光电导效应器件92.3.3 光生伏特效应器件122.4 基于光电感应器件特性的光电感应器件162.4.1 发光感应器件162.4.2 检测光电感应器件18第三章 光电计数器的方案设计253.1 方案设计253.2 计数器系统特点26第四章 系统硬件电路设计274.1 原理电路图274.2 原理电路论述274.3 光电计数系统组成294.3.1 电源供电部分294.3.2 信号采集部分294.3.3 系统复位部分304.3.4 脉冲生成部分314.3.5 译码计数
19、部分334.3.6 驱动显示部分35第五章 PCB板设计395.1 Altium Desiger Winter 09概述395.2 原理图设计405.3 PCB板的设计43第六章 焊接调试476.1 电路的焊接476.2 电路的调试486.3 问题与改进48第七章 总结与展望517.1 本文总结517.2 展望前景52致 谢53参考文献55附录A 光电计数器实物图57附录B 元器件清单591第一章 绪论第一章 绪 论1.1 光电感应器件概述当今生活是信息时代，是或取信息和处理信息，以及信息应用的时代。光电感应器件的传感和信息检测技术的重要性在于它是获取信息并对信息尽心一定处理的基础技术，是获取
20、信息和信息加工处理的重要手段之一。其中光电感应的专干和检测是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它是从传感器的基本理论入手，着重讲述传感器的结构域感测原理，光电感应器件的典型应用就是传感和检测设备。对于传感装置，一般它是一个二端口的装置，不同的传感装置输入-输出特性不同，而同一传感装置适应不同的被检测信号呈现的特新也有所不同。尤其当被检测信号为静态信号时的两种状态下，传感装置的输入-输出特性完全不同。感测技术在很多新知识里面都有应用，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量及原理和方法。光电传感器是将光信号转换成电信号的一种传感器。
21、它的理论基础是光电效应，这类效应大致可以分为三类：第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光照射下，能使物体的电阻率发生变化。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线照射下，物体内部产生电动势的现象，次电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应就是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各行业中普遍使用，数字式电子计数器有很多计数触发方式，它是由市级使用条件和环境决
22、定的。有采用机械方式的接触式触发，有采用电子传感器的非接触式触发的。光电式传感器就是其中之一，它是一种非触发式点子啊传感器。本文采用光电传感器制作光电式电子计数器，即红外光电传感器制作的计数器。这种光电计数器的应用实例就是生产车间的流水线上对产品的计数操作。它是通过红外线发射和接收进行计数，分直射式和反射式两种。通常用于流水线上面的是直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别位于流水线的两边，中间没有阻挡时发射器发出的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线经由相反处理使之没有信号输出，有工件经过阻挡光路传输时，接收器失去红外线信号，便输出一个脉冲信号到外部运算累加器进行计数。而反射式就是发
23、射器和接受在同一器件中，它是通过检测是否有物体经过而经物体反射红外线来工作的。本文光电采用的直射式计数器在工厂的生产流水线上做产品统计，商场、电影院或者会场等场所的人数统计。它有着其他计数器不可取代的优点，该红外光电计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至更多。1.2 光电感应器件的应用光电感应器件运用最广泛的是制作成各种传感器测量以及实现自动化控制。常用的光电感应器件运用于传感器有：1. 光温度计：被测物体发出的光投射到光电器件上，光电器件输出反应光源参数；这类器件主要有红外线辐射温度计，热释电传感器，2. 浊度计：恒光源穿过，部分吸收，部分由光电器件吸收，吸收量反应被测物参 数；其
24、他的这类器件还有湿度传感器，各类的温度传感器等。正是因为这类器件的作用强大，对生活中常用的控制自动化实现起到很大的促进作用，对日常生活中也提供很大的方便。23第二章 光电感应器件原理第二章 光电感应器件原理前面讲述的按使用场所分类的光电感应器件，不论是直射型、反射片型、近接反射型以及光纤型，发光器件和感应器件都包括在内，在同一装置中。所以此处的分类的光电感应器件特性是具体哪种光电器件的特性研究。2.1 光电感应器件的概念光电感应器件总的来说是利用光电效应能将光信号转换为电信号的感光器件，这类器件中同时也包括将电信号转换成电信号的装置，即包括发光器件和光探测器件两类器件。典型应用就是光电传感器。
25、常用实例的基本原理是一个器件中包括发光器件和感光器件，发光器件将光线经透镜聚焦，经传输至感光器件后聚焦。感光器件将收到之光线讯号转变成电信号，此电信号更可进一步作各种不同的开关、计数或者控制动作等，其基本原理即对发光器件与感光器件间的光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。 2.2 光电感应器件的分类2.2.1 按使用的场所分类 对照型：即直射型。这种形式的光电感应器件是最早的形式，发光器件和感光器件分开两端，一边发射光源，一边感光接受光，在两者之间若有物体干扰或者阻挡光线传输，就会引起电路的开关或其他操作进而实现自动化检测或计数等操作。 反射片型：即反射型。这种形式是发光器
26、件和感光器件均在同一镜头中，发光器件发射出光线经反射片反射会感光器件，即在同一距离光线会往返两次。工作原理同对照型。 近接反射型：这种是比较现代化一点的光电感应器件应用，装置同反射片型，只是发光器发出的光线是经过物体表面反射回感光器件中的。这样制作的优点就是有前景遮蔽功能和背景遮蔽功能。 光纤型：原理和反射型一样，只是它是利用光纤电缆将在同一镜头中的发光器件和感光器件引导至需要的地方。即一般用于工作困难的环境。2.2.2 按光电效应原理分类 外光电效应：即光电子发射，它是发生在物体表面，被光激发产生的电子逸出物体的表面的现象。基于外光电效应的光电感应器件主要有：光电管、光电倍增管等。 内光电效
27、应：是发生在物体内部，被光激发所产生的载流子（即自由电子或空穴）仍在物质内部运动，是物体的电导率发生变化或者产生光生伏特的现象。它包括光电导效应和光伏特效应。u 光电导效应：当入射光射入到半导体时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使电导率增大。基于这种效应的器件主要有：光敏电阻。u 光生伏特效应：在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。基于这种效应的器件主要有：光电池和光敏二极管、光敏三极管等。2.2.3 按光电感应器件的组成分类光电感应器件分为发光光电感应器件和检测（受光）光电感应器件。1) 发光光电感应器件：即能将电能转换成光能的半导体器件。其中半导体发光器件主要有三类：发光管、FP
28、激光器、DBF激光器。2) 检测光电感应器件：即能将光能转换为电能的器件。主要有光电（光敏）二极管、光电（光敏）三极管等。本作品对于光电感应器件的典型应用光电计数器，就是利用红外发射管和红外接收管作为光电计数器的传感器进行计数，采用的这两种器件均属于光电二极管类，同时也属直射型光电感应器用于检测信号的变化作为计数的变量。2.3 基于光电效应组成的光电感应器件从光电感应器件的根本原理光电效应，根据它的不同，电子器件显现出的特性也就不同，从而运用于不同的电路与器件中。2.3.1 外光电效应器件（1） 光电管（1） 光电管的结构与工作原理光电管有真空光电管和充气光电管或称电子光电管和离子光电管两类。
29、两者结构相似，如图。它们由一个阴极和一个阳极构成，并且密封在一只真空玻璃管内。阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。 图2.1 光电管结构示意图 （2） 光电管的主要性能1.光电管的伏安特性 在一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。光电管的伏安特性如图2.2所示。它是应用光电传感器参数的主要依据。 阳极与末级倍增极间的电压/V 图2.2光电管的伏安特性 2.光电管的光照特性通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。其特性曲线如图所示。曲线
30、1表示氧铯阴极光电管的光照特性，光电流I与光通量成线性关系。曲线2为锑铯阴极的光电管光照特性，它成非线性关系。光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通量之间比）称为光电管的灵敏度。 图2.3光电管的光照特性3. 光电管光谱特性 由于光阴极对光谱有选择性，因此光电管对光谱也有选择性。保持光通量和阴极电压不变，阳极电流与光波长之间的关系叫光电管的光谱特性。一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们有不同的红限频率0，因此它们可用于不同的光谱范围。除此之外，即使照射在阴极上的入射光的频率高于红限频率0，并且强度相同，随着入射光频率的不同，阴极发射的光电子的数量还会不同，即同一光电管对于不同频率的光的灵敏度
31、不同，这就是光电管的光谱特性。所以，对各种不同波长区域的光，应选用不同材料的光电阴极。 国产GD-4型的光电管，阴极是用锑铯材料制成的。其红限0=7000，它对可见光范围的入射光灵敏度比较高，转换效率：25%30%。它适用于白光光源，因而被广泛地应用于各种光电式自动检测仪表中。对红外光源，常用银氧铯阴极，构成红外传感器。对紫外光源，常用锑铯阴极和镁镉阴极。另外，锑钾钠铯阴极的光谱范围较宽，为30008500，灵敏度也较高，与人的视觉光谱特性很接近，是一种新型的光电阴极；但也有些光电管的光谱特性和人的视觉光谱特性有很大差异，因而在测量和控制技术中，这些光电管可以担负人眼所不能胜任的工作，如坦克和
32、装甲车的夜视镜等。 一般充气光电管当入射光频率大于8000Hz时，光电流将有下降趋势，频率愈高，下降得愈多。（二） 光电倍增管（1） 光电倍增管的结构和工作原理由光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。光阴极是由半导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的，次阴极多的可达30级；阳极是最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电子数的105106倍。即光电倍增管的放大倍数可达几万倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就比普通光电管高几万倍到几百万倍。因此在很微弱的光照时，它就能产生很大的光电流。如图2.4所示的光电倍增管的原理示意图。 图2.4光电倍增管原理示意图
33、（2） 光电倍增管的主要参数 1. 倍增系数M 倍增系数M等于n个倍增电极的二次电子发射系数的乘积。如果n个倍增电极的都相同，则M=1因此，阳极电流 I 为 i 光电阴极的光电流光电倍增管的电流放大倍数为 M与所加电压有关，M在105108之间，稳定性为1左右，加速电压稳定性要在0.1以内。如果有波动，倍增系数也要波动，因此M具有一定的统计涨落。一般阳极和阴极之间的电压为10002500V，两个相邻的倍增电极的电位差为50100V。对所加电压越稳越好，这样可以减小统计涨落，从而减小测量误差。 图2.5 光电倍增管的特性曲线2. 光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度 一个光子在阴极上能够打出的平均
34、电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。 光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。 另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能受强光照射，否则将会损坏。 3.暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室里避光使用，使其只对入射光起作用；但是由于环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流，这是热发射所致或场致发射造成的，这种暗电流通常可以用补偿电路消除。如果光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下
35、，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。增加的部分是宇宙射线对闪烁体的照射而使其激发，被激发的闪烁体照射在光电倍增管上而造成的，本底电流具有脉冲形式。 3. 光电倍增管的光谱特性光谱特性反应了光电倍增管的阳极输出电流与照射在光电阴极上的光通量之间的函数关系。对于较好的管子，在很宽的光通量范围之内，这个关系是线性的，即入射光通量小于104lm时，有较好的线性关系。光通量大，开始出现非线性，如图所示。 图2.6 光电倍增管的光谱特性2.3.2 光电导效应器件l 光敏电阻11. 光敏电阻的概述光敏电阻是利用半导体和光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器：入射光强，电阻小；入射光弱，电
36、阻增大。它是没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压；无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大；一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。2. 光敏电阻的特点光谱响应范围宽（特别是对于红光和红外辐射）；偏置电压低，工作电流大；动态范围宽，既可测强光，也可测弱光；光电导增益大，灵敏度高；无极性，使用方便；在强光照射下，光电线性度较差；光电响应时间较长，频率特性较差。3.
37、 光敏电阻的主要参数暗电阻（RD）：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流(ID)。 亮电阻(RL)：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流(IL)。 光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。灵敏度：是指光敏电阻在光照射和无光照射电阻值的相对变化。时间常数：指光敏电阻从光照跃变开始稳定亮电流的63%时所需的时间。最高工作电压(VM)：指光敏电阻在额定功率下所允许承受的最高电压。电阻温度系数：指光敏电阻在环境温度改变1度时其电阻值的相对变化。4. 光敏电阻的结构光敏电阻制成薄片状结构，以便吸收更大的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激
38、发出电子-空穴对，参与导电，使电路中的电流增强。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳妆图案，它是咋一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。光敏电阻结构图所示。光敏电阻通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻在电路中通常用字母“R”或“RL”、“RG”表示。 图2.7 光敏电阻的结构图 图2.8 光敏电阻的封装外形5. 光敏电阻的基本特性（1） 伏安特性在一定的光照下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系如图2.9所示。在给定的偏压情况下，光照强度越大，光电流也就越大；在一定的光照强度下，所加电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功
39、率决定；耗散功率又和面积以及散热条件等因素有光。 图2.9 光敏电阻的电压和电流的关系 （2）光照特性 光敏电阻的光电流与光强的关系如图2.10所示 图2.10光敏电阻的光电电流与光强的关系 （3）光谱特性 光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的。具体关系如图2.11所示。 图2.11 光敏电阻的光谱特性（4） 响应时间光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。通常用响应时间t表示： 图2.12光敏电阻的响应时间曲线 （5） 频率特性 不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间，所以它们的特性也就不同。其特性曲线如图2.13所示。 图2.13 光敏电阻的频率特性曲线 （6）温度
40、对光谱特性影响随着温度的升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因此，采用降温措施可以提高光敏电阻对波长的响应。其关系图如图2.14所示。 图2.14 温度对光敏电阻光谱特性的影响曲线 2.3.3 光生伏特效应器件光生伏特效应的光电感应器件主要有光电池、红外发射与接收管和光电二、三极管，其中，光电二、三极管通常是用作光电检测，所以这两类器件在后面的光电检测器件中介绍。(一)光电池（1） 光电池的结构和工作原理光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它是基于光生伏特效应制成的，是发电式有源元件。同时它能将太阳能转换成电能，顾又称为太阳能电池。结构中，它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时
41、，在结的两端出现电动势。光电池结构如下图所示。它是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质形成PN结。当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出点子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样这样N区和P区之间出现电位差。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电路断开，就可测出光生电动势。 图2.15 光电池结构图 图2.16 光电池的构造原理图（2） 光电池在电路中的应用光电池的表示符号、基本电路及等效电路如图所示。 图2.17 光电池符号及基本工作电路（3） 光电池的应用特性 光电池主要应用三大方面：一是无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继源、通信电源等。也包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类的太阳能充电器、太阳能路灯等；三是并网发电，只是这个方面目前国际上还推广不是很多。平时的光电池的类型除了单晶、多晶、非晶硅电池之外，还有多元化合物光电池，它是指制作材