zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TS. LƯU THẾ VINH - 8

Chia sẻ: Muay Thai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

110
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHUYỂN ĐỔI QUANG ĐIỆN Các chuyển đổi quang điện là các phần tử nhạy cảm với các bức xạ, có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang học lối vào thành tín hiệu điện lối ra. Có nhiều loại cảm biến quang điện như sau: – Tế bào quang điện; – Quang trở; – Pin quang điện; – Photo diode; Photo transistor. 5.1. Tế bào quang điện. Tế bào quang điện (TBQĐ) sử dụng hiệu ứng quang điện ngoài. Khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào ca tốt, tức là nếu năng lượng của fôton tới lớn hơn công thoát...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TS. LƯU THẾ VINH - 8

Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 148 - Vôùi t = 18oC thì: E = − 0,058 pH (5-42) Phöông trình 5-42 cho ta nguyeân taéc ñeå cheá taïo caùc maùy ño ñoä pH. § 5 . CHUYEÅN ÑOÅI QUANG ÑIEÄN Caùc chuyeån ñoåi quang ñieän laø caùc phaàn töû nhaïy caûm vôùi caùc böùc xaï, coù nhieäm vuï bieán ñoåi tín hieäu quang hoïc loái vaøo thaønh tín hieäu ñieän loái ra. Coù nhieàu loaïi caûm bieán quang ñieän nhö sau: – Teá baøo quang ñieän; – Quang trôû; – Pin quang ñieän; – Photo diode; Photo transistor. 5.1. Teá baøo quang ñieän. Teá baøo quang ñieän (TBQÑ) söû duïng hieäu öùng quang ñieän ngoaøi. Khi chieáu aùnh saùng coù böôùc soùng thích hôïp vaøo ca toát, töùc laø neáu naêng löôïng cuûa foâton tôùi lôùn hôn coâng thoaùt beà maët cuûa kim loaïi laøm ca toát: ε = hν ≥ eϕ, hieäu öùng quang ñieän seõ xaûy ra. Caùc ñaëc tính cô baûn cuûa TBQÑ laø: – Ñaëc tính quang: IΦ = f(Φx) laø söï phuï thuoäc cuûa doøng quang ñieän IΦ vaøo doøng quang thoâng Φx. – Ñaëc tính voân-ampe: IΦ = f(U) khi Φx = const. – Ñaëc tính taàn soá – laø söï phuï thuoäc taàn soá cuûa doøng IΦ vaøo taàn soá thay ñoåi cuûa Φx. – Ñaëc tính phoå ñöôïc xaùc ñònh bôûi ñoä nhaïy cuûa teá baøo quang ñieän ñoái vôùi chieàu daøi böôùc soùng aùnh saùng tôùi. Treân hình 5-21 chæ ra 5 nhoùm öùng duïng cô baûn cuûa TBQÑ. a) D b) c) e) d) Hình 5-21. Caùc sô ñoà söû duïng teá baøo quang ñieän Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 149 - Treân sô ñoà hình 5-21, a doøng quang thoâng Φx ñöôïc taïo ra bôûi chính caùc vaät theå böùc xaï. TBQÑ ñöôïc söû duïng trong caùc piroâmeùt (hoûa keá böùc xaï), ví duï ñeå ño nhieät ñoä trong caùc loø luyeän kim döïa treân cô sôû söï phuï thuoäc cuûa cuôøng ñoä doøng aùnh saùng vaø caùc ñaëc tính phoå cuûa noù vaøo nhieät ñoä cuûa vaät böùc xaï. Treân sô ñoà 5-21, b, doøng quang thoâng tôùi TBQÑ bò ñieàu cheá bôûi kích thöôùc cuûa vaät theå D maø maø kích thöôùc d cuûa noù caàn phaûi ño hoaëc kieåm tra. ÖÙng duïng trong caùc heä thoáng ño löôøng vaø kieåm tra töï ñoäng. Sô ñoà hình 5-21, c duøng ñeå kieåm tra chaát löôïng cuûa caùc beà maët (ñoä phaúng, ñoä choùi, maøu saéc…). Sô ñoà hình 5-21, d ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå ño nhieàu ñaïi löôïng khoâng ñieän khaùc nhau. Doøng aùnh saùng Φo töø nguoàn chieáu ñi qua ñoái töôïng caàn khaûo saùt, chaúng haïn moät chaäu chaát loûng maø ñoä trong vaø maøu saéc cuûa noù caàn kieåm tra, sau ñoù ñaäp vaøo TBQÑ. Nhö vaäy doøng quang thoâng Φx seõ laø haøm soá cuûa caùc ñaïi löôïng caàn kieåm tra. Sô ñoà hình 5-21, e duøng trong caùc pheùp ño toác ñoä cuûa caùc truïc quay baèng toác keá quang ñieän. 5.2. Quang trôû. Quang trôû laø duïng cuï baùn daãn döïa treân hieäu öùng quang ñieän trong: Ñoä daãn ñieän cuûa chaát baùn daãn taêng (ñieän trôû giaûm) khi ñöôïc roïi saùng baèng aùnh saùng thích hôïp. Sô ñoà caáu truùc cuûa quang trôû treân hình 5-22. Neàn baùn daãn thöôøng laøm baèng caùc AÙ n h chaát sunfit cadmi, selenit cadmi (nhaïy trong vuøng aùnh saùng khaû kieán); sunfit chì, antimonit indi (nhaïy trong vuøng hoàng ngoaïi). Khi chieáu aùnh saùng vaøo beà maët quang trôû, neáu aùnh saùng tôùi thoûa maõn ñieàu kieän ε ≥ ∆Ε (beà roäng vuøng caám theo thuyeát Hình 5-22. Caáu taïo quang trôû 1. Lôùp caûm quang, 2. neàn baùn daãn mieàn naêng löôïng), caùc ñieän töû töø mieàn hoùa 3. Caùc ñieän cöïc trò seõ nhaûy leân mieàn troáng (mieàn daãn) vaø trôû thaønh ñieän töû töï do (ñieän töû daãn). Keát quaû laøm taêng electron daãn trong baùn daãn, töùc laøm giaûm ñieän trôû cuûa noù, hay laøm taêng ñoä daãn . Xuaát hieän ñoä daãn phuï – quang daãn. Bieåu dieãn ñoä quang daãn σ Φ: σ Φ = en Φ µ (5-43) nΦ = β 1 Φ Trong ñoù: (5-44) Φ – quang thoâng tôùi; β1 – heä soá tæ leä phuï thuoäc vaøo taàn soá aùnh saùng tôùi vaø vaän toác taùi hôïp caùc ñieän tích mang. Khi maéc quang trôû vaøo maïch vôùi nguoàn suaát ñieän ñoäng E (hình 5-22). Doøng quang ñieän trong maïch seõ coù daïng: I Φ = σ Φ ES (5-45) Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 150 - Trong ñoù: E – cöôøng ñoä ñieän tröôøng; S – dieän tích tieát dieän ngang cuûa quang trôû; σΦ – ñoä quang daãn. – ÖÙng duïng: Quang trôû ñöôïc söû duïng trong traéc quang, trong caùc maïch ñieàu khieån. 5.3. Pin quang ñieän. Pin quang ñieän laø thieát bò baùn daãn söû duïng hieäu öùng quang – ganvanic. Caáu taïo cuûa pin quang ñieän goàm 2 lôùp baùn daãn p-n (hình 5-23) Khi chieáu aùnh saùng vaøo beà maët pin, caùc foâton bò haáp thuï seõ kích thích caùc nguyeân töû baùn daãn taïo caëp electron - loã troáng. Caùc phaàn töû mang khueách taùn qua lôùp tieáp giaùp p-n vaø phaân caùch noù baèng ñieän tröôøng phuï thuoäc vaøo daáu cuûa caùc ñieän tích. Trong mieàn n tích tuï caùc electron thöøa, coøn trong mieàn p tích tuï caùc loã troáng thöøa. Keát quaû, caû hai mieàn tích ñieän n (-) vaø p (+) vaø laøm giaûm theá hieäu tieáp xuùc, vaø laøm xuaát hieän taïi lôùp tieáp giaùp moät suaát ñieän ñoäng quang ñieän. A B Hình 5-23. Pin quang ñieän Ñoä lôùn cuûa suaát ñieän ñoäng quang ñieän: kT ⎛ I Φ ⎞ ln ⎜ + 1⎟ E= (5-46) ⎜ Io ⎟ e ⎝ ⎠ Trong ñoù: k – haèng soá bolzermant; T – nhieät ñoä tuyeät ñoái; Io – doøng nhieät; IΦ – doøng quang. –ÖÙng duïng: Trong quang traéc, lux keá, lumen keá, loä saùng keá. Pin quang ñieän Si duøng ño nhieät ñoä trong daõi 350÷2000oC vì noù nhaïy vôùi phoå hoàng ngoaïi; Trong caùc maùy quay chieáu phim, truyeàn tín hieäu vaø ñieàu khieån töï ñoäng. 5.4. Photo diode. Photo diode laø moät diode baùn daãn coù theå hoaït ñoäng ôû 2 cheá ñoä: cheá ñoä quang – ganvanic nhö moät pin quang ñieän vaø cheá ñoä photo diode khi maéc vôùi nguoàn ngoaøi. Sô ñoà caáu truùc cuûa photo diode chæ ra treân hình 5-24, a. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 151 - a) b) c) Hình 5-24. a) Caáu truùc cuûa photo diode; b) Cheá ñoä photo-ganvanic; c) Cheá ñoä photo diode. 5.4.1.Cheá ñoä photo-ganvanic (hình 5-24, b) : Khoâng coù nguoàn ñieän aùp ngoaøi. Khi ñöôïc chieáu saùng 2 ñaàu photo diode seõ coù moät hieäu ñieän theá U vaø qua taûi R seõ coù doøng: ⎛ eU ⎞ U ⎜ e kT − 1⎟ I= = IΦ − Io (5-47) ⎜ ⎟ R ⎝ ⎠ Trong ñoù Io – doøng nhieät; IΦ – doøng quang ñieän. 5.4.2. Cheá ñoä photo diode (hình 5-24, c). Khi maéc noái tieáp vôùi taûi moät nguoàn suaát ñieän ñoäng E, trong maïch seõ xuaát hieän doøng baèng hieäu soá caùc doøng chaûy qua tieáp giaùp p-n: ⎛ e(U + E ) ⎞ U+E ⎜ e kT − 1⎟ I= = IΦ − Io (5-48) ⎜ ⎟ R ⎝ ⎠ Ñaây laø phöông trình cô baûn xaùc laäp cheá ñoä laøm vieäc cuûa photo diode vôùi nguoàn ñieän aùp ngoaøi. Treân hình 5-25 trình baøy hoï ñaëc tuyeán voân-ampe cuûa photo diode. Goùc phaàn tö thöù nhaát (I) öùng vôùi cheá ñoä phaân cöïc thuaän cuûa diode. Goùc phaàn tö thöù tö (IV) moâ taû ñaëc tuyeán coâng taùc cuûa photo diode trong cheá ñoä photo – ganvanic. Ñieåm caét cuûa caùc ñaëc tuyeán vôùi truïc doøng ñieän töông öùng vôùi cheá ñoä ngaén maïch loái ra photo diode, coøn ñieåm caét vôùi truïc ñieän aùp chæ cheá ñoä khoâng taûi khi hôû maïch nguoàn U. Goùc phaàn tö thöù ba (III) laø ñaëc tuyeán trong cheá ñoä photo diode. Ñöôøng ñaëc tuyeán ñi qua goác toïa ñoä öùng vôùi tröôøng hôïp khoâng chieáu saùng diode, noù gioáng ñaëc tuyeán voân-ampe cuûa diode thöôøng. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 152 - Hình 5-25. Ho ñaëc tuyeán voân-ampe cuûa photo Phaïm vi phoå nhaïy caûm cuûa photo diode phuï thuoäc vaät lieäu cheá taïo: Loaïi Si: 0,6 ÷ 1 µm; Ge: 0,5 ÷ 1,7 µm. Caùc photo diode coù thôøi gian xaùc laäp nhoû hôn so vôùi quang trôû. Taàn soá giôùi haïn vôùi caùc photo diode thöôøng côõ 10 MHz. – ÖÙng duïng: Trong traéc quang, quay chieáu phim, ñieän baùo truyeàn aûnh, ñöa thoâng tin loái vaøo ra maùy tính ñieän töû . 5.5. Photo transistor. Photo transistor coù caáu truùc gioáng nhö moät transistor thöôøng p-n-p hoaëc n-p-n. Caáu taïo vaø kyù hieäu cuûa photo transistor n-p-n vôùi söï chieáu saùng vuøng ñaùy chæ ra treân hình 5-26. B E C C B B E C E a) b) c) Hình 5-26 Thöïc teá coù theå chieáu saùng baát kyø mieàn naøo cuûa transstor vaø coù theå chieáu vaøo t h e o h öô ù n g s o n g s o n g h o a ë c t h e o h ö ô ù n g v u o â n g g o ù c v ô ù i t i e á p g i a ù p p - n , n h ö n g h i e ä u ö ù n g lôùn nhaát xaûy ra khi chieáu aùnh saùng theo höôùng vuoâng goùc vaø chieáu vaøo ñaùy transistor. Photo transistor coù theå maéc trong sô ñoà ño gioáng nhö transistor thoâng thöôøng theo caùc sô ñoà E chung, B chung vaø C chung, cuõng nhö coù theå ñaáu thaønh diode khi ñeå hôû 1 trong 3 cöïc. Khi ñoù noù seõ hoaït ñoäng gioáng nhö moät photo diode. Kyù hieäu vaø sô ñoà töông ñöông cuûa photo diode chæ ra treân caùc hình 5-26, b vaø 5-26, c. Nhö vaäy tieáp giaùp base – colector cuûa transistor laø moät photo diode. Töø sô ñoà töông ñöông ta thaáy raèng: phaïm vi ñoä nhaïy cuûa photo transistor cuõng gioáng nhö cuûa photo diode töông öùng. Sô ñoà maéc photo transistor trong moät boä caûm bieán quang hoïc nhö hình 5-27. +Vcc +Vcc +Vcc R Vo Vo R a) c) b) Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 153 - Hình 5-27 Neáu doøng quang base – colector kyù hieäu laø IΦ, ta coù ñieän aùp loái ra cuûa boä caûm bieán seõ laø: Vo = Vcc – β IΦ R (sô ñoà 5-27, a) Vo = β IΦ R (sô ñoà 5-27, b) Caû 2 sô ñoà (a, b) ñeàu coù nhöôïc ñieåm laø ñieän dung cuûa tieáp giaùp base-collector ñöôïc naïp bôûi doøng IΦ töông ñoái nhoû. Chuùng duøng trong caùc sô ñoà ño khi taàn soá chuyeån maïch thaáp. Coù theå ñaït ñöôïc taàn soá cao hôn baèng sô ñoà c. Ñieän trôû R ñöôïc thay baèng mA keá coù noäi trôû nhoû ñeå khoâng gaây suït aùp ñaùng keå. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 154 - TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Метрология и электрорадоизмерение в телекоммуникацион Lôøi noùi ñaàu ................................................................................................... 7 §1.. Nhöõng khaùi nieäm cô baûn ............................................................................... 8 1. DAO ÑOÄNG KYÙ ÑIEÄN TÖÛ ........................................................................... 88 § 1. khaùi nieäm cHUNG .................................................................................... 115 § 1. khaùi nieäm cHUNG .................................................................................... 131 2. ных системах: Учебник для вузов / В.И. Нефёдов, В.И. Хахин, Е.В. Федорова и др.; Под ред. В.И.Нефёдова – М.:Высш.шк., 2001. 3. Измерения в электронике: Справочник / В.А Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Конев-ских и др.; Под ред.В.А. Кузнецова. — М.: Энергоатомиздат, 1987. 4. Классен К. Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. — М.: Постмаркет, 2000. 5. Харт X. Введение в измерительную технику. — М.: Мир, 1999. 6. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения. — Минск: Выш. Шк., 1986. 7. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. — М.: Логос, 2000. 8. Меерсон А.М. Радиоизмерительная техника. –Л.: Энергия, 1978. 9. Хормой Б.П., Моисеев Ю. Г. Электрорадиоизмерения. М.: Радио и связь, 1985. 10. Карпов Р. Г., Карпов Н. Р. Электрорадиоизмерения – М.: выш. Школа, 1978. 11. David A. Bell. Duïng cuï vaø ño löôøng ñieän töû / Ngöôøi dòch: Nguyeãn höõu Ngoïc, Trònh Trung Thaønh, Ñaëng Vaên Söû / N.x.b. KHKT, Haø Noäi, 1994. 12. Vuõ Quyù Ñieàm. Cô sôû kyõ thuaät ño löôøng voâ tuyeán ñieän. N.x.b. ÑH & THCN, Haø Noäi, 1978. 13. Nguyeãn Ngoïc Taân, Ngoâ taán Nhôn, Ngoâ Vaên Ky. Kyõ thuaät ño. Ñaïi hoïc Baùch khoa Tp. Hoà Chí Minh, 1995. 14. Nguyeãn Troïng Queá, Nguyeãn Vaên Döông. Duïng cuï ño cô ñieän. N.x.b. KHKT. Haø Noäi,1983. 15. Hoaøng Tö Giaùp. Ño thöû höõu tuyeán ñieän. N.x.b. Toång cuïc böu ñieän, Haø Noäi 1979 16. Hoaøng Thanh Chung. Duïng cuï ño ñieän xaùch tay. Nx.b. Ñaïi hoïc vaø trung hoïc chuyeân nghieäp, Haø Noäi 1987. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF yõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû K Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - 155 - Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.