可見光照度傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。早期照度傳感器的光敏元件采用光敏電阻，現(xiàn)基本都改用半導(dǎo)體材料制成的光敏二極管。
下面讓我們一起倆了解一下可見光照度傳感器的工作原理
根據(jù)愛因斯坦的光子假說：光是一粒一粒運(yùn)動(dòng)著的粒子流，這些光粒子稱為光子。每一個(gè)光子具有一定的能量，其大小等于普朗克常數(shù)h乘以光的頻率γ。所以，不同頻率的光子具有不同的能量。光的頻率越高，其光子能量就越大。
光線照射在某些物體上，使電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，也稱光電發(fā)射。逸出來的電子稱為光電子。
光電效應(yīng)一般分為外光電效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)三類，根據(jù)這些效應(yīng)可制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件(稱為光敏元件)。照度傳感器是以光伏應(yīng)來工作的。
在光照下，若入射光子的能量大于禁帶寬度，半導(dǎo)體PN結(jié)附近被束縛的價(jià)電子吸收光子能量，受激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶形成自由電子，而價(jià)帶則相應(yīng)的形成自由空穴。
這些電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，空穴移向P區(qū)，電子移向N區(qū)，使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，于是在P區(qū)與N區(qū)之間產(chǎn)生電壓，稱為光生電動(dòng)勢，這就是光伏效應(yīng)。利用光伏效應(yīng)制成的敏感元件有光電池、光敏二極管和光敏三極管等，其應(yīng)用極為廣泛。
利用光敏二極管的光伏效應(yīng)可以制作照度傳感器。光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似，裝在透明玻璃外殼中，它的PN結(jié)裝在管頂，可直接受到光照射，光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。
光敏二極管在電路中處于反向偏置，在沒有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小，此反向電流稱為暗電流。反向電流小的原因是在PN結(jié)中，P型中的電子和N型中的空穴(少數(shù)載流子)很少。
當(dāng)光照射在PN結(jié)上，光子打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對，使少數(shù)載流子的濃度大大增加，因此通過PN結(jié)的反向電流也隨著增加。如果入射光照度變化，光生電子一空穴對的濃度也相應(yīng)變動(dòng)，通過外電路的光電流強(qiáng)度也隨之變動(dòng)，可見光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。
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