光电转换

4.8 光敏传感实验 一、实验目的 1．掌握LPC2378芯片的编程方法 2. 掌握光敏传感器的工作原理 3. 了解光敏电阻的用途 二、实验材料 1．具有USB 串口通讯的PC 机1 台 2．ADS1.2 集成开发软件1 套 3．J-Link-ARM 仿真器及软件1 套 4．NXP LPC2378 实验节点板1 个 5．LCD 显示实验板1 个 6．地磁传感器模块1个 三、实验原理 　　光敏传感器实验环境由PC机（安装有Windows XP操作系统、ADS1.2集成开发环境和J-Link-ARM-V410i仿真器）、J-Link-ARM仿真器、NXP LPC2378实验节点板、光敏传感器、实验模块和LCD显示实验模块组成，如图4.8.1所示。 图4.8.1 传感器实验环境 1.光敏电阻简介 　　光敏电阻（photocell）又称光敏电阻器（photoresistor -or light-dependent resistor）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 图4.8.2 光敏电阻实物图 　

光电检测技术在很多领域都有着非常广泛的应用，从简单的红外感应器到光纤通讯设备，以及我们日常拍照的手机里的图像传感器。无论是单个的接收管还是大规模的光电单元阵列，其基本原理都是光电效应中的光吸收。 至于光电效应，这就是中学课本的知识点了。简单来说就是原子的核外电子吸收了光子的能量后挣脱了原子核的束缚而跑出来，这个能量和频率有关，即E=hv，最小的能量值称作禁带宽度。 一、光电检测的概念与参数 1、 响应度 光电效应产生的电子在电场的作用下移动即生成光电流，其电流大小与入射光的功率成比例Ip=RPin。R为检测器的响应度，单位A/W。 2、 量子效率 能转换为光电流的光子数和入射光子总数比值为量子效率。可表示为： 即： 3、 响应带宽 带宽即响应时间，根本原因在于光生载流子通过吸收区的时间。但是吸收区的宽度又和响应度是正相关的，所以这二者是互相牵制的。与此相关的另一个参数即寄生电容。 4、 暗电流 所谓的暗电流顾名思义就是无光照时的电流。这时虽然没有外部光子激发电子，但是半导体内部因为热效应或者杂散光等产生的载流子一样会形成电流，不过这个电流一般很小，大多nA以下。 上述是光电探测器的几个典型参数，但是不同的半导体对于光子的吸收是不一样的，除了我们最常见的如Si，Ge等，其他的新型材料也在不断出现以适用于不同的技术方案中。而对于新材料的探索可以说是目前传感检测领域最热门前沿的领域 来源