论文部分内容阅读
随着科学技术的高速发展，我们已经进入到了高速的信息时代。当今社会主要依靠检测技术的获取、筛选、传输信息，实现自动化控制。其中光电技术发展最为迅猛，光电传感器有着精度高、强可靠、反应快等特点，在自动检测技术中得到了广泛的使用。本文主要是根据光电传感器的应用进行分析，展示光电传感器的实际应用。
光电传感器 应用
光电子 外光电效应
前言
在当今信息社会，科技发展迅猛，信息的变化快，在生产的过程中使用自动化控制已经是社会发展的大势所趋。自动化控制是建立在信息产业的基础上的，人们首先要获得准确的信息，其次再经过分析并处理，方能认识和掌握自然界的发展趋势，促进科技的进步。光电传感器是以光电效应为理论基础的，使用光电元件作为检测器件的传感器。它能将被测量的变化转变成光信号，再借助光电元件，将光信号变为电信号进行输出。光电传感器的组成部分为光源、光电元件和光学通路。
光电传感器的理论基础
光电效应为光电传感器的理论基础，而光电效应又分为内光电效应和外光电效应。其中内光电效应是指物体在光线的作用下，内部的原子会释放出电子，这些被释放的电子不会逸出到物体的表面，会一直停留在物体的内部，使物体电阻率发生变化的现象；反之，外光电效应（光电发射效应）是指当光照照射至物体上，被释放的电子会逸出到物体的表面的现象。
（1）内光电效应
半导体的材料，价带和导带间会存在一个缝隙，一般情况下，价带中的电子并不会自发跃到导带中去，所以导体的导电性比半导体的材料的导电性强。若通过某种方式来给价带里的电子提供能量，可以把其激发到导带中，形成了载流子，从而增加了导电性。太阳光照就是一种方式，当入射光的能量的时候，价带里的电子会吸收光子的能量，从而跃迁到导带里，留下空穴，便形成一对电子-空穴对。其中由光照产生的电效应，就称之为内光电效应。
（2）外光电效应
光照照射至物体上，被释放的电子会逸出到物体的表面为外光电效应，光照射在电子材料上面，材料表面的电子会吸附能量，若电子吸附的能量达到上限，电子会逸出表面进到外界空间，从而产生光外电效应。光子为运动中的粒子流，不同的频率的光子是有着不同的能量的，频率越高，那么光子的能量就越大。
从图1可以分析这2中光电效应的异同之处。可以看出在半导体材料没有光照的情况下，导带上有少量的自由电子，在有光照射时，低能量的电子吸收光子能量，从键合状态到自由状态。
光电传感器的实际應用
随着科学技术的发展，光电传感器在各个领域也得到了广泛应用，特别是在检测技术、智能控制等领域得到了发展，下文举几个实际案例：
（1）火焰探测报警器
燃气在燃烧过程中意外熄灭是经常会发生的事情，在生活中，例如在烧开水时，烧至沸腾后，会溢出导致火焰熄灭，如果没有安全的保护装置，会危及人身和财产安全。如图2为火焰探测报警器示意图。
（2）光电隔离器
光电隔离器的构成部分为发光二级管和光敏晶体管，将其安装在同一个管壳里。其中发光二极管辐射的能量有效耦合到光敏晶体管。有很多形式，例如：发光二极管—光敏电阻、发光二级管—光敏晶闸管、发光二极管—光敏三极管。
其中应用最广泛的是发光二极管—光敏三极管，用于一般的信号隔离；发光二级管—光敏晶闸管，常常在大功率的隔离驱动场合使用；发光二级管—达林顿管或者复合管，适用于低功率负载的直接驱动场合。
结语
光电传感器有着精度高、强可靠、反应快等特点，在自动检测技术中得到了广泛的使用，科技改变我们的工作生活的方式，光电传感器的应用领域仍等着我们去研究。
第一作者：任鹏（1992），男，汉，重庆奉节，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
第二作者：赵俊杰（1993），男，汉，四川宜宾，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
第三作者：苏旭（1995），男，汉，四川成都，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
[1]张先富，苏丽秋，赵明富.智能光电传感器的原理与应用[J].磁性材料及器件，2009（02）
[2]杨燕，邢洁.各种光电传感器的不同应用方式[J].可编程控制器与工厂自动化，2009（06）
[3]谢忠志，胡慧之.光电传感器的应用[J].装备制造，2009（09）
光电传感器 应用
光电子 外光电效应
前言
在当今信息社会，科技发展迅猛，信息的变化快，在生产的过程中使用自动化控制已经是社会发展的大势所趋。自动化控制是建立在信息产业的基础上的，人们首先要获得准确的信息，其次再经过分析并处理，方能认识和掌握自然界的发展趋势，促进科技的进步。光电传感器是以光电效应为理论基础的，使用光电元件作为检测器件的传感器。它能将被测量的变化转变成光信号，再借助光电元件，将光信号变为电信号进行输出。光电传感器的组成部分为光源、光电元件和光学通路。
光电传感器的理论基础
光电效应为光电传感器的理论基础，而光电效应又分为内光电效应和外光电效应。其中内光电效应是指物体在光线的作用下，内部的原子会释放出电子，这些被释放的电子不会逸出到物体的表面，会一直停留在物体的内部，使物体电阻率发生变化的现象；反之，外光电效应（光电发射效应）是指当光照照射至物体上，被释放的电子会逸出到物体的表面的现象。
（1）内光电效应
半导体的材料，价带和导带间会存在一个缝隙，一般情况下，价带中的电子并不会自发跃到导带中去，所以导体的导电性比半导体的材料的导电性强。若通过某种方式来给价带里的电子提供能量，可以把其激发到导带中，形成了载流子，从而增加了导电性。太阳光照就是一种方式，当入射光的能量的时候，价带里的电子会吸收光子的能量，从而跃迁到导带里，留下空穴，便形成一对电子-空穴对。其中由光照产生的电效应，就称之为内光电效应。
（2）外光电效应
光照照射至物体上，被释放的电子会逸出到物体的表面为外光电效应，光照射在电子材料上面，材料表面的电子会吸附能量，若电子吸附的能量达到上限，电子会逸出表面进到外界空间，从而产生光外电效应。光子为运动中的粒子流，不同的频率的光子是有着不同的能量的，频率越高，那么光子的能量就越大。
从图1可以分析这2中光电效应的异同之处。可以看出在半导体材料没有光照的情况下，导带上有少量的自由电子，在有光照射时，低能量的电子吸收光子能量，从键合状态到自由状态。
光电传感器的实际應用
随着科学技术的发展，光电传感器在各个领域也得到了广泛应用，特别是在检测技术、智能控制等领域得到了发展，下文举几个实际案例：
（1）火焰探测报警器
燃气在燃烧过程中意外熄灭是经常会发生的事情，在生活中，例如在烧开水时，烧至沸腾后，会溢出导致火焰熄灭，如果没有安全的保护装置，会危及人身和财产安全。如图2为火焰探测报警器示意图。
（2）光电隔离器
光电隔离器的构成部分为发光二级管和光敏晶体管，将其安装在同一个管壳里。其中发光二极管辐射的能量有效耦合到光敏晶体管。有很多形式，例如：发光二极管—光敏电阻、发光二级管—光敏晶闸管、发光二极管—光敏三极管。
其中应用最广泛的是发光二极管—光敏三极管，用于一般的信号隔离；发光二级管—光敏晶闸管，常常在大功率的隔离驱动场合使用；发光二级管—达林顿管或者复合管，适用于低功率负载的直接驱动场合。
结语
光电传感器有着精度高、强可靠、反应快等特点，在自动检测技术中得到了广泛的使用，科技改变我们的工作生活的方式，光电传感器的应用领域仍等着我们去研究。
第一作者：任鹏（1992），男，汉，重庆奉节，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
第二作者：赵俊杰（1993），男，汉，四川宜宾，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
第三作者：苏旭（1995），男，汉，四川成都，本科在读，研究方向：光电方向，单位：西华大学
[1]张先富，苏丽秋，赵明富.智能光电传感器的原理与应用[J].磁性材料及器件，2009（02）
[2]杨燕，邢洁.各种光电传感器的不同应用方式[J].可编程控制器与工厂自动化，2009（06）
[3]谢忠志，胡慧之.光电传感器的应用[J].装备制造，2009（09）