光敏傳感器的工作原理及其應用

　　如今在人類的生產、生活中，傳感器已得到了廣泛的應用，尤其對於高精密的產品要藉助各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，並使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。在醫學中，藉助傳感器能夠更好分析病因，得到一個好的治療方案。在科研究中，傳感器更具有突出的地位，許多領域人的感官還有簡易的傳感器根本無法得到精確的數據，必須藉助高精密的傳感器來實現分析測量，而光敏傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，因其具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，故而在自動控制和非電量電子技術中佔有非常重要的地位。

　　

　　光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極體、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。國內主要廠商有OTRON品牌等。光傳感器是目前產量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術中佔有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子衝擊接合處就會產生電流。

　　

　　光敏傳感器的分類：

　　光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極體、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。光傳感器是目前產量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術中佔有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子衝擊接合處就會產生電流。

　　光敏傳感器的組成

　　

　　光傳感器不只局限於對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。光傳感 器是目前產量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術中佔有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子衝擊接合處就會產生 電流。

　　光傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限於對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。

　　光敏傳感器的特點：

　　該光敏傳感器適合測量室外自然光線， 常用於環境或生物監控實驗中。（該傳感器量程較大）它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限於對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。光傳感器是目前產量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術中佔有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子衝擊接合處就會產生電流。

　　光敏傳感器的工作原理：

　　光傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限於對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。

　　

　　光敏傳感器內裝有一個高精度的光電管，光電管內有一塊由」針式二管」組成的小平板，當向光電管兩端施加一個反向的固定壓時，任何光了對它的衝擊都將導致其釋放出電子，結果是，當光照強度越高，光電管的電流也就越大，電流通過一個電阻時，電阻兩端的電壓被轉換成可被採集器的數模轉換器接受的0-5V電壓，然後採集以適當的形式把結果保存下來。簡單的說，光敏傳感器就是利用光敏電阻受光線強度影響而阻值發生變化的原理向機器人主機發送光線強度的模擬信號。 光敏電阻器又叫光感電阻，其工作原理是基於內光電效應。 光敏電阻是利用半導體的光電效應製成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用於光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。

　　（1）光敏電阻

　　

　　原理：它是基於 半導體光電效應工作的。光敏電阻無極性，純粹是一個電阻元件。使用時可以加直流電壓，也可以加交流電壓。

　　光敏電阻的工作原理：光照時，電阻很小；無光照時，電阻很大。光照越強，電阻越小；光照停止，電阻又恢復原值。

　　光譜範圍：從紫外線區到紅外線區。 優點：靈敏度高，體積小，性能穩定，價格較低。

　　光敏電阻的性能參數： 光敏電阻不受光照時的電阻稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流。在受到光照時的電阻稱為亮電阻，此時電流稱為亮電流。暗電阻越大越好，亮電阻越小越好。實際應用時，暗電阻大約在兆歐級，亮電阻大約在幾千歐以下。

　　光敏電阻的伏安特性：

　　

　　① 所加電壓Ｕ越高，光電流Ｉ也越大，而且無飽和現象。

　　② 在給定的光照下，Ｕ－Ｉ曲線是一直線，說明電阻值與外加電壓無關。

　　③ 在給定的電壓下，光電流的數值將隨光照的增強而增加。

　　（2） 光敏二極體

　　光敏二極體與半導體二極體在結構上是類似的，其管芯是一個具有光敏特徵的PN結，具有單向導電性，因此工作時需加上反向電壓。 無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極體截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。 當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。無光是出於截止狀態，有光時導通。

　　（3）光敏三極體

　　分為PNP和NPN兩種。 光敏三極體和普通三極體相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。 通常基極不引出，但一些光敏三極體的基極有引出，用於溫度補償和附加控制等作用。

　　光電特性：在光敏電阻兩級電壓固定不變時，光照度與電阻及電流間的關係稱為光電特性。

　　光電特性曲線如下圖所示：

　　

　　光敏傳感器的應用：

　　光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制LED燈具的自動開關。因此在自動控制、家用電器中得到廣泛的應用，對於遠程的照明燈具，例如：在電視機中作亮度自動調節，照相機種作自動曝光；另外，在路燈、航標等自動控制電路、卷帶自停裝置及防盜報警裝置中等。

　　光敏傳感器主要應用於太陽能草坪燈、光控小夜燈、照相機、監控器、光控玩具、聲光控開關、攝像頭、防盜錢包、光控音樂盒、生日音樂蠟燭、音樂杯、人體感應燈、人體感應開關等電子產品光自動控制領域。

　　光敏傳感器的應用主要是光敏電阻的應用，因此在自動控制、家用電器中存在廣泛的應用。

　　例如：在電視機中作亮度自動調節、在照相機中作自動曝光、在路燈、航標中作自動電路控制、防盜報警裝置等，在此，主要討論大家最熟悉，應用非常廣泛的，即當前光敏傳感器在智慧型手機中的應用。

　　光敏傳感器在智慧型手機上的應用：

　　手機從最初的晶片降耗節能，實現超常待機，到LCD「屏變」，節能、健康、不刺眼，一直發展到今天，利用線性光敏傳感器實現諸多功能。

　　⑴ 鍵盤節能感應 在正常使用手機的情況下，白天可自動關閉鍵盤背光燈，晚上則可自動開啟，起到節能作用。

　　⑵ 智能感光（LCD 屏感應） 感應環境光線強弱自動調節LCD 屏亮度等級、圖像色彩。太陽光下看得更清晰，晚上不刺眼，隨時隨地自動調節亮度，保護視力的同時能節省手機的功耗。

　　⑶ 來電鈴聲轉靜音 當你正在會議中，手機卻響起洪亮的來電鈴聲，而對方又是自己多年未見的好朋友，接？還是掛？都不行！輕觸光感IC 窗口兩次，來電鈴聲輕鬆轉為靜音了，既不打擾會議，又不會得罪朋友，一舉兩得。

　　⑷ 拍攝自動補光感應 拍照時什麼時候該開補光燈呢？交給光感IC LXD/GB5-A1DPZ 吧，只要你在自動模式下，它就會在需要補光時自動為你開啟補光燈，不需補光時又能自動為你關閉。

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