光电传感器如何工作？

光电传感器是利用光作为检测和测量某些物理量的手段的电子元件。这些传感器能够将光转换为电信号，从而可以分析和解释这些信号以用于工程中的各种应用。借助发射器和接收器，这些传感器使用光来检测和测量某些物理量。它们基于与光与半导体材料相互作用相关的物理原理。这些材料具有吸收、反射或折射光的特性，产生与入射光强度成比例的电流。这意味着光电传感器可以利用光来检测和测量物理量，并具有灵敏度高、响应速度快、对电磁干扰不敏感等优点。

光电传感器的工作原理是利用光并使用半导体材料将其转换为电信号。当光照射到半导体材料上时，它为电子提供足够的能量从价带跃迁到导带，产生与光强度成正比的电流（光电效应）。光伏太阳能电池就是利用这一原理将光能转化为电能。然后，电信号用于发射光束，当从物体反射时，传感器再次接收该光束并进行处理以计算形状、距离等。由于每个物体都会以特定的方式发光，具体取决于其形状、颜色、厚度、尺寸和距离，因此光电传感器能够简单地根据光束的发射和接收来检测这些特征。根据类型和结构，光学传感器检测波长范围从紫外线到激光再到红外线的光类型（即电磁辐射）。

电磁辐射频谱

人眼感知的光由波长在 400 nm 至 700 nm 之间的电磁辐射组成，OES（光电传感器）使用可见光谱上端（红色）或更高（红外）的辐射。红外光的波长高于 700 nm，最高可达 50,000 nm。

红外光的波长较长意味着其能量较低，并且可以与物质的原子接触而不会引起反应（与紫外线不同）。例如，红外辐射用于物理治疗，以缓解疼痛和僵硬并促进软组织损伤的再生。

有两种类型的光学传感器：检测光的传感器和产生光的传感器。例如，光电二极管、光电晶体管和光敏电阻等光电传感器是检测光的传感器。另一方面，发光二极管 ( LED )、阴极射线管 (CRT) 和激光二极管是产生光的光电传感器的示例。

光电二极管由半导体材料（通常是硅）制成，通常用于读取条形码和激活某些电子设备（遥控器、电锁、电动门等）。它们还用于烟雾探测器和许多医疗仪器，例如： B. 用于计算机断层扫描。

光电晶体管是一种光敏双极晶体管；这种晶体管比光电二极管灵敏得多，用于光敏电路。光电晶体管可以检测光强度并根据接收到的光强度改变发射极和集电极之间流动的电流。

光敏电阻是一种半导体器件，其电阻随着入射到其上的光强度的增加而减小。它们的灵敏度在 550 nm 波长（相当于绿光）处最高。这一特性使得光敏电阻对于涉及可见光检测的应用特别有用，例如： B. 在保护电路和报警系统中。