CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 2 CẢM BiẾN ĐO QUANG

CẢM BiẾN ĐO QUANG 1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng 2. Cảm biến quang dẫn 3. Cảm biến quang điện phát xạ.1. Tính chất và đơn vị đo1.2. Tính chất áng sánga) Tính chất sóng: một dạng của sóng điện từ:.1.2. Tính chất áng sáng• Vận tốc: c = 299.792 km/s (chân không) c hoặc v = (môi trường vật chất)nc • Bước sóng: λ = ν v hoặc λ = ν(chân không) (môi trường vật chất).ν → tần số ánh sáng..1.2. Tính chất áng sángb) Tính chất hạt: chùm hạt (photon) chuyển động với vận tốc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 2 CẢM BiẾN ĐO QUANG Chương II CẢM BiẾN ĐO QUANG1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng2. Cảm biến quang dẫn3. Cảm biến quang điện phát xạ 1. Tính chất và đơn vị đo 1.2. Tính chất áng sánga) Tính chất sóng: một dạng của sóng điện từ: 1.2. Tính chất áng sáng• Vận tốc: c = 299.792 km/s (chân không) c hoặc v = (môi trường vật chất) n c• Bước sóng: λ = (chân không) ν v hoặc λ = (môi trường vật chất). ν ν → tần số ánh sáng. 1.2. Tính chất áng sángb) Tính chất hạt: chùm hạt (photon) chuyển động với vận tốc lớn, mỗi hạt mang một năng lượng nhất định, năng lượng này chỉ phụ thuộc tần số (ν) của ánh sáng: Wφ = h.ν → hằng số Planck h = 6,6256.10-34J.s 1.2. Đơn vị đo quanga) Đơn vị đo năng lượng:• Năng lượng bức xạ Q (J): là năng lượng lan truyền hoặc hấp thụ dưới dạng bức xạ tính bằng Jun.• Thông lượng ánh sáng Φ: là công suất phát xạ, lan truyền hoặc hấp thụ tính bằng oat. dQ Φ= (W) dt 1.2. Đơn vị đo quang dΦ• Cường độ ánh sáng (I): I = (W/sr) dΩ• Độ chói năng lượng (L): dI L= (W/sr.m2)• Độ rọi năng lượng (E): dA n dΦ E= (W/m2) dA 1.2. Đơn vị đo quangb) Đơn vị đo thị giác:• Độ nhạy đối với ánh sáng của mắt phụ thuộc bước sóng: Độ nhạy cực đại ứng với sóng λmax 1.2. Đơn vị đo quang Đại lượng đo Đơn vị Đơn vị thị giác năng lượngLuồng (thông lượng) W lumen(lm)Cường độ W/sr cadela(cd) W/sr.m2 cadela/m2 (cd/m2)Độ chói W/m2 lumen/m2 hay lux (lx)Độ rọiNăng lượng J lumen.s (lm.s) 1.2. Đơn vị đo quang• Hệ số chuyển đổi: 1 đv đo năng lượng = K. V(λ).đv đo thị giác 1W = K. V(λmax) =680.1= 680 lumenVí dụ đối với ánh sáng đơn sắc: Φ V (λ ) = 680 V (λ )Φ (λ ) (lumen) .Đối với ánh sáng phổ liên tục: λ2 d Φ( λ ) Φ V = 680 ∫ V(λ ). dλ (lumen) dλ λ1 2. Cảm biến quang dẫn2.1. Hiệu ứng quang dẫn: Hiệu ứng quang dẫn (hiệu ứng quang điện nội) là hiện tượng giải phóng những hạt tải điện (hạt dẫn) trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu.2.1. Hiệu ứng quang dẫn W≥Wlk 2.1. Hiệu ứng quang dẫn• Mật độ điện tử trong tối: 1/ 2 a a a.Nd  2 + 2 +  n0 =  4r r 2.r   Nd → Nồng độ tạp chất donno  qWd  → Hệ số tỉ lệ giải phóng e. a = exp −   kT  r → Hệ số tái hợp. 2.1. Hiệu ứng quang dẫn• Nồng độ điện tử khi được chiếu sáng: 1/2 g  n≈  r g → Số e giải phóng do chiếu sáng trong 1strong 1 đơn vị thể tích: G 1 η( − R ) 1 g= = . Φ hν VV g >> a( d − n) N 2.1. Hiệu ứng quang dẫn σ0 = qµn0• Độ dẫn trong tối:• Độ dẫn khi chiếu sáng: 1 g 2 1 1 σ = qµn = qµ  = .Φ 2 r A ⇒ σ >> σ0 và là hàm phi tuyến của Φ với số mũ γ =1/2 (thực tế γ = 0,5 -1) 2.2. Tế bào quang dẫn (TBQD)a) Cấu tạo: thực chất TBQD là một điện trở được chế tạo từ các chất bán dẫn: đa tinh thể đồng nhất, đơn tinh thể, bán dẫn riêng, bán dẫn pha tạp. 2.2. Tế bào quang dẫn (TBQD)b) Đặc trưng chủ yếu:• Điện trở: điện trở trong tối lớn (từ 104 Ω - 109 Ω ở 25oC đối với PbS, CdS, CdSe ) và giảm nhanh khi độ rọi sáng tăng. 2.2. Tế bào quang dẫn (TBQD) ∆I V γ −1• Độ nhạy: S= =γ Φ ∆Φ ANhận xét:+ Độ nhạy giảm khi Φ tăng (trừ γ = 1)+ Độ nhạy giảm khi tăng nhiệt độ, khi V điện áp đặt vào lớn.+ Độ nhạy phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. 2.2. Tế bào quang dẫnc) Đặc điểm + Tỷ lệ chuyển đổi tĩnh cao. + Độ nhạy cao. + Hồi đáp phụ thuộc không tuyến tính Φ. + Thời gian hồi đáp lớn. + Các đặc trưng không ổn đ ...