光电传感器论文Word格式文档下载.docx

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Abstract

Withthedevelopmentofmoderninformationtechnology,photonhasitsuniqueadvantage,suchasfastresponsespeed,ultrawideband,informationcapacityandhighinformationefficiency,soitlargelypromotesthedevelopmentofinformationscienceandtechnology,anditismorecompetitiveinthefuture.Thecombination,penetrationandsupplementofphotontechnologyandmicroelectronictechnologyhasbecomeoneofthemainbodiesofinformationscienceandtechnology,thefoundationandkernelofmoderninformationindustry.Photoelectronicsindustryhasbecometheleadingindustryofdevelopedcountriesintheworld.USgovernmenthaslistedthephotonsandphotontechnologyintotheimportantfieldofcountrydevelopment,ithaspointedoutthat“ithasthelong-lastingimportanceandpotentialinthestatesafetyandeconomiccompetition”,emphasizedthat“thefutureworldoftheresearchanddevelopmentofcommunicationsandcomputerswillbeinthephotonfield”.

Thisthesisfurtherresearchesintotheresearchofcommonphotodetectorthrough“TheResearchofTheDemoPlatformforCapabilityTestingofCommonPhotodetector”.

Inthisthesis,wedealswithfourphotoelectronicdevices.Wehavecommandedthecharacterofthesedevicesandtestthesedevicesbydebuggingsomeprograms,bythiswaywelearntheworkingfeaturesofthem!

Inthesoftwarefield,weuseMEGA8tosubstitutethetraditional8051microchips,andtryingtheassemblelanguageandClanguagetoprogram!

Wedeeplyexperiencethefunctionofthetwolanguagesindifferentmicrochips!

Keyword:

Photoelectricsignalisalternated，Photoelectric，detectiotechnology，Thedetectionofrayradiation，Notcontactmeasure，MEGA8

第一章绪论

1.1引言

现代信息技术包含信息采集、信息传输和信息处理等内容。

信息采集：

类似于人的感官系统，负责获得原始的信息，主要由各类传感器完成。

传感器是将各类原始信息（被测控的非电物理量）转换成与之对应的易于处理的电信号输出的装置。

在人的一生中，获得信息量最大的感官是眼睛，通过光获得的信息占总信息量的80％左右。

同样，在各类传感器中，光电传感器以大容量、非接触、在线和主动获取信息而脱颖而出，可实现纳米级（高精度）和光子级（弱信号）测量，满足现代社会对信息获取的要求。

现代光电信息处理重点包括如下方面内容：

信息传输：

类似于人的神经系统，负责信息的传送，属通讯领域。

传统的通讯分有线（电线）和无线（电磁波）两种，然而，这种通讯方式已满足不了现代大信息传输的要求。

于是，大容量和高带宽的光通讯就诞生了，有线光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，无线光通信也正在研制和发展中，

信息处理：

类似于人的大脑系统．负责对信息的综合处理．显然由电子计算机完成。

然而，尽管电子计算机处理速度在不断提高，但还是满足不了人们的要求，于是，计算机网络就诞生了，人们借助于光通信技术的发展，利用信息高速公路（光网）的多台计算机来得到或处理信息。

为了进一步满足人们对大信息处理的要求．光计算机也正在研制中。

从上述分析可知，现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术，而光子技术与微电子技术结合，它们相互交叉、相互渗透与补充，就形成了光电信息技术，光电信息技术的主要内容是电─光信息转换和光─电信息的转换及其应用，是现代信息技术的基础和核心。

1.2光电检测技术的现代发展

光电信息技术是光子技术与微电子技术的结合，是现代信息技术的核心，广泛应用于各行各业。

我国政府十分重视光电子技术和产业的发展．已将它列入国民经济优先发展的领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继1986年3月王大珩等四位专家倡导的“863计划”之后，在此基础上开始了“973计划”，这两个高科技计划的重点是光电子产业。

据国家统计资料显示，受信息化、数字化、网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动整个国民经济增长的第一支柱行业。

1999年底全国范围内建成了“八横八纵”的光缆网。

武汉、广东和长春等地提出了建设中国光谷的规划。

本世纪是光的年代，因此深入研究光电技术并应用于现代工业与国防事业之中，势在必行。

1.3论文研究目的和内容

论文研究目的在于掌握各种光电器件的特性及使用方法，了解现代智能化器件在光电信息处理中的应用。

从而进一步掌握基于实验台的系统硬件设计和调试以及软件的编程。

培养在调试过程中发现错误并排除故障的能力。

论文的内容主要是由于光电置入式智能密码锁使用了光敏电阻，光电开关，红外对管等光电传感器，利用其对光的敏感特性，实现光电信息置入。

同时利用性能卓越的新型的单片机mega8的中断源进行有效的结合，实现对密码的置入。

第二章光电检测器件

2.1半导体光电导器件

光电信息转换是光电信息技术的核心内容，正是由于各类光电信息转换器件的发明和性能的不断改善，才导致了现代光电信息技术的迅猛发展。

光电信息转换原理，主要有以下四种：

1．外光电效应。

在入射光能量作用下，某些物体内的电子逸出物体表面，向外发射电子，用此原理制成的光电信息转换器件有光电倍增管、真空光电管、充气光电管等。

2．光电导效应。

在入射光线的作用下，半导体材料中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子的激发，将由价带越过禁带跃迁到导带，从而使导带中电子浓度加大，材料的电阻率减小。

基于这种原理的光电信息转换器件有光敏电阻等。

3．光伏效应。

在入射光能量作用下能使物体产生一定方向的电动势。

以PN结为例，由于光线照射PN结而产生的电子和空穴，在内电场作用下分别移向N和P区，从而对外形成光生电动势。

基于该效应制成的光电信息转换器件有光电池、光敏二极管、光敏三极管等。

4．光电热效应。

光照引起材料温度发生变化而产生电流，如热释电、蹄镉汞（CMT）等，这类器件称为热电探测器。

一、光敏电阻

光敏电阻利用光电导效应制成。

当入射光子使电子由价带跃升到导带时，导带中的电阻和价带中的空穴二者均参与导电，因此电阻显著减小，称为光敏电阻。

这种本征光电导效应可用来检测可见光和近红外辐射。

如果入射光子从杂质能级跃升到导带（非本征光电导），那么N型材料的电导率增大。

与此相似的，当光子能量使电子由价带跃升到P型主能级，从而使价带中留有可移动的交穴时，P型材料就会出现非本征光电导。

光敏电阻与其它半导体光电器件相比有以下特点：

1．光谱响应相当宽。

根据不同的光电导材料，光敏电阻的灵敏域可在紫外光区，可见光区，也可在红外区和远红外区。

2．所测的光强范围宽，即可对强光响应，也可对弱光响应。

3．无极性之分，使用方便，成本低，寿命长。

4．灵敏度高．工作电流大，可达数毫安。

光敏电阻的原理是半导体的光电导效应，只有能量（hν）大于材料禁带宽度（Eg）的光子，才能使材料产生光电导效应。

每一种半导体或绝缘体都有一定的光电导效应，但只有其中一部分材料经过特殊处理，掺进适当杂质，才有明显的光电导效应。

光敏电阻的结构是在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。

光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这样既可以保证有较大的受光表面，也可以减小电极之间距离，从而既可减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。

图2-1光敏电阻结构图

1．光敏电阻的特性

（1）光电导灵敏度

按灵敏度定义（响应量与输入量之比），可得

（2.1.1）

：

光电导，单位为西门子S（）。

照度，单位为勒克斯（lx）。

单位为西门子/勒克斯（）或。

（2）.光电特性

光电流与照度的关系称为光电特性。

光敏电阻光电特性如下：

（2.1.2）

光电流

照度

电压指数

光电导灵敏度

:

光敏电阻两端所加的电压

与材料和入射光强弱有关，对于硫化镉光电导体，在弱光照下＝1，在强光照下＝0.5，一般＝0.5～1。

α与光电导体和电极材料之间的接触有关，欧姆接触时＝1，非欧姆接触时=1.1～1.2。

图2.2硫化镉光敏电阻的光电特性曲线

由图可见，硫化镉光敏电阻在弱光照下，与具有良好的线性关系，在强光照下则为非线性关系，其它光敏电阻也有类似的性质。

如果电压指数＝