锑化铟磁阻型光电传感器特性及性能优化研究

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光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器,它的理论基础是光电效应。锑化铟磁阻型光电传感器的工作原理的理论基础是霍尔效应、磁阻效应和光电导效应。较之其它几种光电传感器,锑化铟磁阻型光电传感器具有灵敏度高,光谱范围宽,所用元件少,结构不太复杂,易于制造等优点。 本文首先介绍了锑化铟磁阻型光电传感器的工作原理,说明了锑化铟半导体在光照时光的吸收及非平稳载流子的产生及复合理论,由此分析为了达到较为优良的性能,应选用反射系数较小,载流子寿命较长,厚度较小的锑化铟材料,并且要使用波长小于或等于688.8nm的发光二极管。优化选择并设计了磁阻增强型光电传感器中信号处理电路部分,并对锑化铟磁阻型光电传感器的输出特性做较为细致的探讨;(1)随着间隙由0mm增至5mm,两级放大后的光电传感器的输出电压峰峰值由3V多急剧下降至500mV以下,对实验数据进行一元二次拟合,得到光电传感器1及光电传感器2的拟合曲线。为了使光电传感器有较好的灵敏度输出,应使红外发光二极管正对并紧贴磁锑化铟磁敏元件。(2)使得输入光脉冲电压的频率保持50HZ不变,改变的发光二极管输入光脉冲电压(方波脉冲峰峰值电压Vpp为3.8V一5.0V),测量磁阻型光电传感器输出电压峰峰值Vpp,经理论分析,磁阻型光电传感器输出与光脉冲电压关系,可知磁阻型光电传感器的输出随着发光二极管的输入光脉冲电压的增加按指数规律增加。(3)磁阻型光电传感器的中心频率约为50Hz,通频带约为46HZ-55Hz,即通频带宽度约为9HZ,经计算,可得其品质因数Q约为5.56,由可调式高品质有源滤波放大电路设计中可知,理论设计的滤波电路中心频率为50HZ,品质因数为8.01,即带宽为6.24HZ,故理论值与实际所测的频率特性有些误差。对误差原因进行了理论计算及分析。
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