照度感測器

工作原理

根據愛因斯坦的光子假說：光是一粒一粒運動著的粒子流，這些光粒子稱為光子。每一個光子具有一定的能量，其大小等於普朗克常數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象稱為外光電效應，也稱光電發射。逸出來的電子稱為光電子。光電效應一般分為外光電效應、光電導效應和光伏效應三類，根據這些效應可製成不同的光電轉換器件（稱為光敏元件）。照度感測器是以光伏特效應來工作的。

在光照下，若入射光子的能量大于禁頻寬度，半導體PN結附近被束縛的價電子吸收光子能量，受激發躍遷至導帶形成自由電子，而價帶則相應的形成自由空穴。這些電子一空穴對，在內電場的作用下，空穴移向P區，電子移向N區，使P區帶正電，N區帶負電，於是在P區與N區之間產生電壓，稱為光生電動勢，這就是光伏效應。利用光伏效應製成的敏感元件有光電池、光敏二極體和光敏三極體等，其套用極為廣泛。

利用光敏二極體的光伏效應可以製作照度感測器。光敏二極體的結構與一般二極體相似，裝在透明玻璃外殼中，它的PN結裝在管頂，可直接受到光照射，光敏二極體在電路中一般是處於反向工作狀態。光敏二極體在電路中處於反向偏置，在沒有光照射時，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結中，P型中的電子和N型中的空穴（少數載流子）很少。當光照射在PN結上，光子打在PN結附近，使PN結附近產生光生電子和光生空穴對，使少數載流子的濃度大大增加，因此通過PN結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變動，通過外電路的光電流強度也隨之變動，可見光敏二極體能將光信號轉換為電信號輸出。

特光照度感測器的結構及性

國內某公司生產的On9668光控閥值可調的光電集成感測器就可做成一個開關型可見光照度感測器。其典型入射波長為λp=520nm，內置雙敏感元接收器，可見光範圍內高度敏感，光開關閥值通過外置電阻線性可調，直接輸出高、低電平，外圍電路簡單。下圖是開關型可見光照度感測器的原理圖。

電氣特性如下：

(1)暗電流小，低照度回響，靈敏度高。

(2)光控閥值通過外置電阻線性可調，直接輸出高、低電平，外圍電路簡單。

(3)內置雙敏感元，自動衰減近紅外，光譜回響接近人眼函式曲線。

(4)內置微信號CMOS放大器、高精度電壓源和修正電路，輸出電流可達30 mA。

(5)工作電壓範圍寬，溫度穩定性好。

(6)可選光學納米材料封裝，可見光透過，紫外線截止，近紅外相對衰減，增強光學濾波效果。