Chuong 2 Dlkd Cam Bien Quang

Phổ ánh sáng

CẢM BIẾN QUANG

Khái niệm Quang thông Φ : Công suất phát xạ, lan truyền hoặc hấp thụ (W, lumen) lumen = 1/683 watt) Cường độ sáng I : luồng năng lượng phát ra theo 1 hướng cho trước (candela, W/sr (steradian)). 1cd = 1lm/sr = 1/683 W/sr Mật độ sáng (độ chói): cường độ chiếu ra trên 1 đơn vị diện tích cd/cm2 hoặc W/sr.cm2. Độ rọi : tỷ số giữa luồng năng lương thu được bởi một phần từ trên diện tích bề mặt của nó. (lm/m2, lux) Mối liên hệ giữa cường độ sáng và công suất tia sáng: lux = 1,47 mW/m2.

Công nghệ của Diode quang • Được chế tạo theo công nghệ Planar. • Với một lớp trung tính (intrinsic) được đặt giữa hai lớp P và N (SiO2). Tính dẫn điện của chúng thay đổi theo mật độ, bước sóng của sóng bức xạ.

Chế độ quang thế: - Không có điện áp ngược đặt lên Diode, Diode làm việc như một máy phát. - Điện áp giữa 2 đầu Diode:

Ip : dòng quang điện

Điện áp ngược Vd đủ lớn Io << Ip do đó Ir ≅ Ip

e

⎡ qVd ⎤ ⎢ kT ⎥ ⎣ ⎦

→0 Trong đó I0 : dòng điện tối xuất hiện trong mối nối PN

Quang điện trở • Là phần tử thụ động có giá trị điện trở phụ thuộc vào cường độ chiếu sáng. • Các chất bán dẫn thường được sử dụng CdS (Cadmium Sulfid), CdSe (Cadmium Selenid), CdTe (Cadmium Tellurid)

Transistor quang

Diode phát quang • Được chế tạo từ GaAsP hay GaP cho vùng phổ ánh sáng nhìn thấy. Vật liệu chế tạo thường có hai dạng công nghệ: – Đỏ (GaAsP): hàm lượng P chiếm khoảng 40%. – Xanh, vàng và cam: với vật liệu GaP,

• Điện áp dẫn UF của các diode phát quang phụ thuộc vào vật liệu: – – – – –

GaAs-IR UF = 1,2V GaAsP (đỏ) LED UF = 1,6V GaP (xanh lá) LED UF = 1,8V GaAsP (vang) LED Uf = 2,1V GaN (lục) LED UF = 2,4V

Optocoupler • Ưu điểm: – hệ số liên kết cao – tần số làm việc cao hơn, thời gian đáp ứng ngắn. – độ cách điện cao hơn – việc thiết kế bền vững hơn.

Cảm biến quang điện tử • Cảm biến quang thu phát độc lập (một chiều, through beam, one way) • Cảm biến quang phản chiếu (retro reflective) • Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflective)

Retro reflective

Š Ñoä tin caäy cao Š Giaûm bôùt daây daãn Š Coù theå phaân bieät ñöôïc vaät trong suoát, môø, boùng loaùng

Through beam optoelectronic sensor

Š Ñoä tin caäy cao Š Khoaûng caùch phaùt hieän xa Š Khoâng bò aûnh höôûng bôûi beà maët, maøu saéc vaät.

Diffuse reflective

Š Deã laép ñaët Š Bò aûnh höôûng bôûi maøu saéc, beà maët vaät, neàn …

PSD (Position Sensitive Detector)

• IA/IB = RB/RA = LB/LA = (L –LA)/LA • (IA-IB )/ (IA+IB) = (l-2lA)/l = 1 – 2(lA/l)