现代传感器原理——光敏传感器
1．光敏传感器的定义及分类：
（1）定义：将光能变换为相应电能的装置。
（2）分类
1） 光电效应传感器：用光敏材料的光电效应制成的光敏器件。 分为外光电效应和内
光电效应器件
2） 固态图像传感器：包括电荷耦合器件的光电转换和电荷转移功能制成的 CCD 图像
传感器和用光敏二极管与 MOS 晶体管构成的将光信号变成电荷或电流信号的 CMOS 图
像传感器两大类。
3） 光纤传感器：是唯一的有源光敏传感器，利用发光管或激光管发射的光，通过光纤
传输到被检测对象，经检测对象调制后的光沿着光导纤维反射或发送到光接收器，再经
接受解调后变成电信号。
4） 新型光敏传感器：包括利用各种新型光电转换原理制备的传感器，应用广泛的有激
光传感器、核辐射传感器，高分子光电传感器。
2．外光电效应：在光照下，某些材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象，称为外
光电效应。
3．光电导效应：光照射半导体时材料吸收光子而产生电子-空穴对使电导率增加的现象称为
光电导效应。
4．光生伏特效应：受到光照射时产生电位差的现象称为光生伏特效应。
5．PN 结光生伏特效应：将 PN 结受光照后两段产生电动势的现象称为 PN 结光生伏特效应。
6．固态图像传感器的分类：电荷耦合器件 CCD 、互补金属氧化物场效应管型图像传感器
CMOS 、电荷注入器件 CID。
7．光纤传感器的基本组成和分类：
（1）基本组成：主要由光源、光纤与光探测器三部分组成。
（2）分类：
8．光纤传感器的调制类型：按调制类型不同，将光纤传感器原理分为强度调制、相位调制、
频率调制、时分调制和偏振调制等。
9．光电发射二极管的工作原理：光照到阴极上产生光电子,阳极电压使其加速,碰撞气体分
子,电离出更多电子和离子，又被加速，碰撞…电离,即发生了电子倍增效应，相当于具有放
大作用，达 10 倍左右。
10．光电倍增管的工作原理：光照到光阴极上产生光电子,在真空电场下被加速，投射到第
一个“打拿极”D1 上，一个光电子可产生多个电子,多次被加速而激发打拿极后电子数目倍
增。
11．光敏三级管的工作原理：无光照时，集电结反偏，热激发少子电子从基区 b 漂移入 c，
空穴自 c 到 b，形成暗电流 Icbo；发射结正偏 Icbo 扩散越过此结。B 区留下的正离子吸引 e
区电子，被 c 收集形成 ce 间的暗电流即反向截止电流 Iceo。有光照时，大量光生电子漂移
到 c，b 留下正离子会吸引 e 的电子，又被 c 收集而形成放大的电流。集电结产生的光电流
为 IL。
12．光敏电阻在自动控制照明装置的应用及其电路分析：见书 P59。
13．光敏三级管在光电脉冲转换电路的应用及其电路分析：见书 P73。
