电子器件2敏感器件.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电子器件2敏感器件.精品文档.第二篇 敏感器件第五章 光敏器件5.1 光敏器件及基础知识一、基础知识光电效应:受光激发 能带跃迁 光电导效应、光伏特效应。本征半导体情况 PN结情况半导体的光电效应示意图* 完全纯净的半导体称为本征半导体(或I型半导体)。硅和锗都是四价元素,其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”,属于本征半导体。在绝对温度零度和没有外界能量激发时,价电子受共价键的束缚,晶体中不存在自由运动的电子,半导体是不导电的。但是,当温度升高或受光照等外界因素的影响,某些价电子获得了足够的能量,足以挣脱共价键的束
2、缚,跃迁到导带,成为自由电子,同时在共价键中留下空穴。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然,本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。主要特性:光电特性 光谱响应 频率响应(明暗交替) (日光灯频谱单一,白炽灯频谱较宽) (如R、L)另外,还有伏安特性、温度特性等。二、光敏器件举例光敏电阻 光敏二极管 光敏三极管 光敏电池 光耦(光耦合器)各种光敏器件的伏安特性等参看书上。5.2 光敏器件的应用一、光敏电阻应用测光 (温度跃迁发光) 测温 (如相机) (如白炽灯) (如热铁块)*注意加限流电阻。 (当心节能灯、体温表的危害 !)光控调光电路 光控开关电路二、光敏二极管应用光电变换器
3、照度传感器(调制光:可消除背景干扰) (如相机)光控开关 * 可输出调制光的电路三、光敏三极管应用光控报警电路 光敏逻辑电路带自锁的光控开关 灵敏光控开关四、光耦应用隔离性好,抗干扰强。(隔离电阻10101011,隔离电压0.510kV,隔离电容2pF)光耦固体开关 光耦组合开关脉冲放大电路 线性放大电路单稳态触发电路 电平转换电路此外,光敏器件还可构成其他应用电路。(参看书上)第六章 热敏器件6.1 热敏电阻的基本情况一、原理特性原理:振动碰撞或能带跃迁等 阻值变化分类:正温度系数(TR),负温度系数(TR)。能带跃迁 热敏电阻的温度特性、电路符号及伏安特性二、参数及工作点选择主要参数:标称
4、阻值R25,温度系数,耗散系数H(即温差1所耗散的功率),时间常数(即C/H,热容量C即电阻变化1所吸放的热量),额定功率PE(即长期连续负荷所允许的耗散功率)等。工作点:选择恰当与否,直接影响测控效果。通常分为三个区域,各有相应的应用场合。工作点选择 (T0RUm)6.2 热敏电阻的基本应用应根据使用目的和要求的不同,选择合适的热敏电阻类型、电参数及工作区域等。一、温度测量简单电路 桥式电路两种测温电路(器件相同,精度悬殊。为何?)UabUaUbERT/(R1RT)ER3/(R2R3)电桥平衡时:Uab0 电桥失衡时:UabERT/(R1RTRT)RTE/(R1RT)热敏电阻温度计二、温度控
5、制自动温控(TRTUJ) 过热保护(TRTBTJ)基本电路结构自动温度控制电路实例热敏电阻过热保护电路实例三、温度补偿串联补偿 串并联补偿 四、其他应用 (不易测、间接测)可用于测定湿度、气压、流量、风速等,还可用于恒温加热、自动开关等。测流量 测液位 (RT2消除温度影响)* 6.3热电偶及其应用(原理、优点)原理:热电效应 电动势 (包括接触电势和温差电势。*均由电子浓度不同扩散所致。)接触电势的形成 温差电势的形成热电效应 (如:铁棒木棒、传热有异) 接触电势eAB(T)=kT/qln(nA/nB),温差电势 (很小) EAB(T,T0) = eAB(T)- eAB(T0) + eB(T
6、,T0)- eA(T,T0) eAB(T)- eAB(T0)热电偶测温优点:精度高、范围广(250+1800)、简单方便等。应用及补偿:热电偶冰水补偿 热电偶电桥补偿习题三1、简述图5-17(a)电路和图5-23电路的工作原理。2、简述图6-10(b)电路和图6-19电路的工作原理。第七章 压敏器件(V更敏感。V为能量,I为通量)7.1 压敏电阻的原理特性(VDR:VoltageDependentResistor)一、原理特性非对称型(用于直流场合) 对称型(交直流均可)压敏电阻的结构、符号 压敏电阻的伏安特性 原理:齐纳击穿。(介层薄,电场强)特性:I = (U/C)= kU。 分为:非对称
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