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光电集成电场传感器的设计应用、改良、或维护等等即可，内容不要很多，20多页即可。摘要在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。基于光电集成技术的电场传感器具有良好的抗电磁干扰能力和很快的响应速度。为了能够测量高电压电力系统中的瞬变电场，该文在基于光电集成技术的电场传感器工作原理的基础上，提出了一种适用于强电场测量的光电集成传感器设计方案。该文将电场传感器分解为调制器和偶极子天线，给出了传感器的等效电路，分别计算了调制器和偶极子天线的参数，最后对电场传感器传递函数的幅频特性及最大可测电场进行了计算。分析计算的结果表明，所设计的电场传感器最大可测电场幅值接近lO6V／m，同时具有较好的频响特性。关键字：光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用电场传感器SummarTherapiddevelopmentofscienceandtechnologyinthemodernsociety,humanbeingshaveintotherapidlychanginginformationera,peopleindailylife,theproductionprocess,relymainlyonthedetectionofinformationtechnologybyacquiring,screeningandtransmission,toachievethebrakecontrol,automaticadjustment,atpresentourcountryhasputdetectiontechniqueslistedinoneoftheprioritytothedevelopmentofscienceandtechnology.Becauseofmicroelectronicstechnology,photoelectricsemiconductortechnology,opticalfibertechnologyandgratingtechnicaldevelopmentmakestheapplicationofthephotoelectricsensorisgrowing.Thesensorhassimplestructure,non-contact,highreliability,highprecision,measurableparametersandquickresponseandmoresimplestructure,formwidelyappliedinphotoelectriceffectasthetheoreticalbasis,thedevicebyphotoelectricmaterialcomposition.Basedonthephotoelectricintegrationtechnologyelectricfieldsensorpossessesexcellentantielectromagneticinterferenceabilityandsoonresponsespeed.Inordertobeabletomeasurethehighvoltagepowersystemtransientelectricfield,thispaperbasedonthephotoelectricintegrationtechnologyintheelectricfieldsensorbasedonprincipleofwork,thispaperputsforwardakindofsuitableforstrongelectricfieldmeasurementphotoelectricintegratedsensordesign.Thispaperwillfieldsensorisdecomposedintomodulatoranddipoleantenna,giventheequivalentcircuit,sensorwascalculatedrespectivelymodulatoranddipoleantennaparameters,finallytoelectricfieldsensortransferfunctionofamplitudefrequencycharacteristicsandmaximummeasurableelectricfieldwerecalculated.Analysisshowsthatthedesignoftheelectricfieldsensor(maximummeasurableelectricfieldamplitudeclosetolO6V/m,andhasbetterfrequencyresponsecharacteristics.Keywords：PhotoelectriceffectoptoelectronicsPhotoelectriccharacteristicsSensorclassificationSensorapplicationsElectricfieldsensor目录一光电传感器基本知识1、光电传感器的概述2、光电传感器的原理2、1光的性质2、2光源2、3光纤型二光电元件及特性1、光电管2、光电倍曾管3、光敏电阻三、光电传感器四光电转换器1、光电转换器2、线缆选型2.1光缆的选择2.2双绞线的选择五传感器的分类1、标准光电传感器2、安全光电传感器3、门控光电传感器六光电传感器特点七传感器的静态特性八传感器的动态特性九传感器的线性度十传感器的灵敏度十一传感器的分辨力十二传感器的迟滞特性十三内光电效应1、半导体的内光电效应十四外光电效应1、外光电效应定义十五生伏特效应1、价带2、导带3、能带十六PN结光伏效应的应用1、太阳能电池2、光电探测器十七光生伏特效应1、光电伏特效应概述1.1P-N结1.2光生伏特效应1、3光电伏特效应的应用1、4光电伏特效应与光电池1、5光电池基本特性的种类十八光电传感器的作用十九创新应用举例1、测温功能2、火焰探测报警器3、光控大门4、烟尘浊度监测仪5、光电池在光电检测和自动控制方面的应用结论53致谢54参考文献55一光电传感器基本知识光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。1光电传感器的概述光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。2光电传感器的原理由光通量对光电元件的作用原理[1]不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小（＜µA），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电光电传感器载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。2、1光的性质直射光在空气中和水中时，总是直线传播。使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了这种原理曲折曲折是指光射入到曲折率不同的界面上时，通过该界面后，改变行进方向的现象。反射（正反射、回归反射、扩散反射）在镜面和玻璃平面上，光会以与入射角相同的角度反射，称为正反射。偏光光线可以表现为与其行进方向垂直的振动波。作为光电传感器的光源，主要使用LED。从LED投射的光线，会在与行进方向垂直的各个方向上振动，这种状态的光称为无偏光。将无偏光的光的振动方向限制在一个方向上的光学过滤器称为偏光过滤器。即从LED投光，并通过偏光过滤器的光线只在一个方向上振动，这种状态称为偏光2、2光源光源是光电式传感器的一个组成部分，大多数光电传感器都离不开光源。光电式传感器对光源的选择要考虑很多因素，例如波长、谱分布、相干性、体积、造价、功率等。常用的光源可分为四大类：热辐射光源、气体放电光源、激光器和电致发光器件等。①热辐射光源热物体都会向空间发出一定的光辐射，基于这种原理的光源称为热辐射光源。物体温度越高，辐射能量越大，辐射光谱的峰值波长也就越短。白炽灯就是一种典型的热辐射光源。钨丝密封在玻璃泡内，泡内充以惰性气体或者保持真空，钨丝被电加热到白炽状态而发光。白炽灯的寿命取决于很多因素，包括供电电压等，在经济成本下寿命可以达到几千小时。热辐射光源输出功率大，但对电源的响应速度慢，调制频率一般低于1kHz，不能用于快速的正弦和脉冲调制②气体放电光源电流通过气体会产生发光现象，利用这种原理制成的光源称为气体放电光源。气体放电光源的光谱不连续，光谱与气体的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流的大小，可以得到主要在某一光谱范围的辐射源。若利用高压或超高压的氙气放电发光，可制成高效率的氙灯，它的光谱与日光非常接近。目前氙灯又可以分为长弧氙灯、短弧氙灯、脉冲氙灯。短弧氙灯的电弧长几毫米，是高亮度的点光源。但氙灯的电源系统复杂，需用高电压触发放电③电致发光器件——发光二极管固体发光材料在电