深入理解光電傳感器的原理

各式各樣的傳感器是構建物聯網的感知層的重要感知設備，是物聯網獲取信息和實現物體控制的初步環節，可以說傳感器對物聯網有著相當重要的影響。

光電式傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器，具有反應快、精度高、非接觸等優點，而且可測參數多，結構簡單，形式靈活多樣。因此，光電式傳感器在監測和控制領域中應用非常廣泛。

一、光電式傳感器的原理

光電式傳感器的感光元件是采用光電效應，而光電效應又分為外光電效應和內光電效應(分為光電導效應和光生伏特效應)。

1、內光電效應：

(1)光電導效應：當入射光子射入到半導體表面時，半導體吸收入射光子產生電子空穴對，使其自身電導增大。

(2)光生伏特效應：當一定波長的光照射非均勻半導體(如PN結)，在自建場的作用下，半導體內部產生光電壓。

光照射到半導體或絕緣體的表面時，使物體內部的受束縛電子受到激發，從而使物體的導電性能改變。這就稱為內光電效應。顯然照射的輻射通量愈大，則被激發的電子數愈多，該物體的電阻值就變得愈小。

光導管(又稱光敏電阻)就是利用內光電效應制成的半導體器件。像硫化鎘、硫化鉛、硫化銦、硒化鎘、硒化鉛的那個均是半導體光導管。光導管的優點是體積小、牢固耐用。它主要用于光譜儀器的光接收器、光電控制、激光接收和遠距離探測等方面。

2、外光電效應：

由光電效應或光致電離引起的光電子發射。在光線作用下能使電子從物體表面逸出地稱為“外光電效應”或光電發射。

當物質受到光線照射時，電子得到了足夠的光能后從物質表面上放射出來的現象，稱為光電子發射效應。發射出來的電子稱為光電子，可以發射光電子的物體稱為光電發射體。光電子形成的電流即為光電流。