光敏传感器及应用本科毕业论文.doc

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本科毕业论文（设计）

题目：

光敏传感器及应用

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指导教师：

职称：

完成日期：

2015年5月15日

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光敏传感器及应用

摘要：

在现代生活和工业生产中,机器设备和产品需要完整的监视和控制,因此传感器得到广泛应用。

要使设备能够正常工作并能够及时发现问题,做出最好的产品。

传感器的发展前途无限,任何工业变革,都改变不了传感器在现代化工业中的不可替代地位。

传感器的种类繁多,最常用的有光敏电阻,光敏电阻能够将光信号转化为电信号。

因此在实际生活中得到广泛应用,常用于照明自动控制控制,光电信号传送等领域。

本文主要介绍了对传感器机理做一概述，对光敏传感器的工作原理进行了分析和描绘，并光敏传感器在实际中应用做一介绍。

关键词：

传感器；光敏传感器；应用；

PhotosensitiveSensorAndApplication

Abstract:

Inthemodernlifeandindustrialproduction,machineryandequipment,andproductsneedtocompletethemonitoringandcontrol,sothesensorhasbeenwidelyused.Tomaketheequipmentcanworknormallyandcanfindproblemsintime,makethebestproducts.Sensordevelopmentprospectisinfinite,anychangesintheindustry,changesensorinmodernindustrycannotreplacetheposition.Photosensitivesensoraswillconverttheopticalsignalforthesignalofasensor,indailylifebecomethemostcommonlyusedsensors.Playsaveryimportantroleinautomaticcontrol,lightingcircuittechnology.

Areintroducedinthispaperanalysisandunderstandingofthesensorissimple,theworkingprincipleofthephotosensitivesensorarebriefly,andaphotosensitivesensorinpracticalapplicationareintroduced.

Keywords:

sensor；lightsensor；application；

目录

1引言

（1）

2传感器的概述

（1）

2.1传感器的定义

（1）

2.2传感器的组成

（2）

2.3光敏传感器

（2）

3光敏传感器的工作原理 （3）

3.1光敏电阻 （3）

3.2光敏二极管 （4）

3.3光敏三极管 （5）

4影响光敏传感器的主要因素 （6）

4.1温度对光敏电阻的影响 （6）

5光敏传感器的应用 （7）

5.1光敏传感器在智能手机上的应用 （7）

5.1.1自动感光 （7）

5.1.2应用电路 （7）

5.2光敏传感器在声光控开关电路中的应用 （8）

5.3在汽车中的应用 （9）

5.3.1测速 （9）

5.3.2照明控制 （11）

6总结 （11）

参考文献 （13）

光敏传感器及应用

1引言

随着科学技术的不断发展和工业技术不断的革新，而人们对未知领域的探测的不断拓展。

使的人们对信息的需求多样化，推动了电子信息的多样化，对信息的的获得能力的要求更加严格。

信息快速的获取，输出精确成为必要要求。

对应是的信息获取——传感技术，传感器是传感技术的必要设备，因此，传感器在各种电路中得到广泛的应用。

传感器是一种信号检测装置，能够对相应的各种检测量进行检测，并将检测到的信息按某种方式转变为电信号或其他所需要形式的信号输出，以满足信息便于传递和处理。

在传感控制电路中，传感器是首要用到的元件，其作用是探测信息。

能够把其他信息转化为人们想要的信息，也就是一个信息转化的过程，所以快速，精确是是获取信息的必要前提，是机电自动化的必要保证。

系统的信息处理，电路的逻辑控制和自动检测，都需要传感器来实现。

在现代化的工业设备和工业生产中，许多设备和产品都需要动态监视，这就需要借助传感器来实现。

因此，传感器显得尤为重要。

所以可以说，没有传感器，现带工业就失去了意义。

光敏传感器是把光信号装换为电信号的传感器，可以对不同波长的光进行检测。

正是基于它对光的特殊的敏感性，广泛用于对光的检测，有着大量工业生产应用实例。

如光控电路，自动控制，信号传送的领域。

本文对传感器进行了概述，对主要几种光敏传感器做了一一介绍，并对光敏电阻在电路中应用做了举例。

2传感器的概述

2.1传感器的定义

首先是一种检测装置，能够对外界信息进行检测。

相当于动物的感觉器官，动物可以眼、耳、鼻、口、躯体来感觉外界的各种信息，随着通过大脑做出应激反应，然后做出一定的反应。

传感器有着相同的原理，它能感测外界信息，并把所获得信息通过电路处理系统进行处理判断，并控制其它的设备做出反应。

传感器的测定量与被测定量有着确切的对应关系，相对量保持在一定的精确范围，测定量输出一般是电量，并且方便统计和利用。

这种对应具体关系主要包括以下几个方面：

（1）传感器基本任务是探测和检测；

（2）它的功能对应一般是单一的，如光敏对应光，热敏对应热；

（3）它的探测范围具有多样性，不同的传感器对应不同的探测量，传感器的多样性决定了被测量的多样性；

（4）检测量与信号的输出有着确切的对应关系。

（5）传感器的输出量通常是电量，但也可以以光、热、电磁波、磁场等多种方式。

（6）检测范围有一定的区限，在某个范围内敏感，超出这个范围就会容易出现输出信号变化缓慢的情况。

（7）信号的检测具有不可逆转性，检测转换是单向的。

2.2传感器的组成

传感器的待测量具有多样性。

不同的检测要求对应不同传感器。

传感器通常把检测结果以电量大小的方式表现出来，以电压，电流，电阻，电容等形式存在。

信号转换的形式是由传感器本身决定，而不是由其他因素影响的电路。

传感器组成部分会根据不同电路进行制作，为了做到与电路相匹配的，一般需要辅助器件和转换器件。

也有直接由感敏元件构成的传感器。

感敏是检测元件直接检测部分，转换器件由传感器检测到的信息转换成适合于传输的电信号。

通常感敏输出信号非常微弱，因此需要放大和减少噪声调制。

保证输出的正确性和完整性，随着集成电路技术的发展，传感器信号调理电路和传感器转换电路可以在一起，达到了简单的目的，和小型化的集成。

传感器与信号的放大与调制电路能够正常工作，必须要介入电源才行。

传感器系统具体含义有以下几个方面:

（1）敏感元件。

它是传感器的核心，能够直接探测到受探测量。

并将探测到的非电量（热、光、气、音）转换成一定的物理量，并有确切的对应关系。

（2）转换器件。

它是辅助部件，将敏感元件输出的信号进行物理转换，转换成电量。

（3）信号的降噪和放大。

从转换电路出来的信号比较微弱，在其他因素的影响下，会出现噪声，所以需要放大和降噪过程，形成容易识别的信号。

（4）辅助电源。

它的作用是提供能源。

大部分传感器需要在有接入电源才能正常工作，也有不需要外部供电，例如光伏器件。

2.3光敏传感器

光敏传感器是一种使用广泛的传感器，大量用于电路控制中。

它的探测范围即敏感波长范围比较宽广，可见光，人眼看不见的红外线和紫外线。

根据探测范围分为红外传感器，可见光传感器，紫外线传感器。

光敏传感器种类颇多，生活常见的光敏传感器有：

光敏电阻、光敏二极管、光敏三级管、光电管，还有用于照相机图像处理比较复杂的CCD和COMS传感器。

图1光敏电阻传感器结构图

普通意义上光敏传感器只是对光的检测，但在工业应用中它还可以与其他探测元件组成新的传感器，可以进行其他非电量进行检测。

犹如光电耦合器件，就是让发光器件和光敏器件一起，对传导的光进行放大处理，然后进行传导。

在光通讯，光电信息的的处理中，光敏传感器成为重要的组成部分，成为当前应用最广泛的传感器。

最简单的光敏传感器就是光敏电阻。

他的结构示意图如图1，当光子照射在两个电极蛇形结合处时会产生光生载流子，阻值随光照变化。

3光敏传感器的工作原理

在众多光敏传感器中，要完成光和电转换，必然有光电效应的发生。

光电效应有两种：

内光电效应与外光电效应。

光敏传感器采用后者。

即在有光照的发生时，光敏传感器的导电性发生了变化。

光敏三极管和二极管是基于半导体PN结的原则进行。

光敏电阻基于半导体在光照时产生光生载流子的感光原理，随着入射光强度的变化，电阻阻值也发生变化，是一个光控变阻器

3.1光敏电阻

原理：

光敏电阻是利用内光电效应开发的一种光敏传感器。

一般采用增加受光面积的方法来提高灵敏度，中间做成蛇形分界线。

表面用塑胶做成保护层，底部采用陶瓷基板作为绝缘体。

常用于做光敏电阻的材料主要是硫（S）化物、碲（Td）化物、硒（Sd）化物等半导体。

光敏电阻的感光波长在380～780nm之间，与人的视力频谱约吻合。

工作原理是由光子激发半导体材料产生电子-空穴对，即光生载流子，在外加电压的情况下做定向移动。

光敏电阻的阻值大小取决于光生载流子的数目，光敏电阻级性和普通电阻一样，不分正负极。

相当于一个由光控制阻值大小的滑动变阻器，所以可在直流电压环境工作也可以在交流电压环境工作。

图2光敏电阻的工作原理

光谱范围：

包括可见光，对红外线和紫外线不敏感。

优点：

响应时间快，体积小，性能稳定，价格较低。

工作特性：

阻值大小与光照强度成反比。

光敏电阻的性能参数：

光敏电阻也有一定的阻值范围。

不同型号的光敏电阻阻值范围受制作材料，受光面积等因素的影响。

在通常情况下，光敏电阻最大值在兆欧级，最小值在千欧以内。

光敏电阻的伏安特性：

图3伏安特性曲线

（1）在同等光照条件下，电压与电流成正比关系，I=U/R。

（2）在同等光照下，U－Ｉ曲线是一条直线，说明电阻值是恒定的，即只与光照强度有关。

（3）在电压一定上网条件下，开始光照从无到逐渐增强的过程中，电流的随之变大。

当光强达到某个数值时，电流不再增加，既达到饱和。

3.2光敏二极管

光敏二极管是最常用的红外光敏二极管，是红外光线极为敏感。

在结构的光敏二极管和普通二极管相似，PN结光敏感的特性。

因此，受光照影响电导率。

光敏二极管具有单向导，所以反向电压可用于正常运行。

在光照条件下光敏二极管，也是反向电流很小的饱和，称为暗电流，此时二极管截止。

当光辐射，饱和反向电流急剧增加，形成光电流，其大小由光强和光的强度变化控制。

光电特性曲线如图4：

1000lx

50403020100

00.10.20.30.40.5