光電傳感器一般由光源、光路和光電元件組成。測(cè)量的變化被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后通過(guò)光電元件進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
光電元件是光電傳感器重要的組成部分，其核心工作原理是不同類型的光電效應(yīng)。根據(jù)波粒二象性，光是由以光速運(yùn)動(dòng)的光子組成的。當(dāng)一個(gè)物體受到光的照射時(shí)，其內(nèi)部的電子在吸收光子的能量后會(huì)改變其狀態(tài)，其電學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。
根據(jù)電學(xué)性質(zhì)的不同變化，光電效應(yīng)可分為以下三種類型：
1） 外部光電效應(yīng)
電子在光的作用下從物體表面逃逸的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。基于外部光電效應(yīng)的光電元件包括光電池、光電倍增管等。
2） 光電島效應(yīng)
有光電管、光電倍增管等。
半導(dǎo)體中的光電躍遷現(xiàn)象稱為光電躍遷效應(yīng)。內(nèi)部光電效應(yīng)按其工作原理可分為光導(dǎo)效應(yīng)和光生伏效應(yīng)。基于光導(dǎo)效應(yīng)的光電元件包括光刻膠、光電晶體管等。
3） 上光伏效應(yīng)
在光的作用下，物體在某一方向上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的光電伏效應(yīng)。基于光電效應(yīng)的光電元件包括光電池、光敏二極管、三極管等。
例如，在光電池中，當(dāng)入射光擊中陰極時(shí)，單個(gè)光子將其所有能量轉(zhuǎn)移到陰極材料中的一個(gè)自由電子，從而增加了自由電子的能量。當(dāng)電子所獲得的能量大于陰極材料的逸出功時(shí)，它能克服金屬表面的束縛而逃逸，形成電子發(fā)射。這種電子叫做光電子。只有當(dāng)入射光的頻率高于頻率時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電子。
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