传感器光敏元件技术概述

发布时间:2019-07-22  发布者:利坤电子
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  •   规模经济是指在一定的产量范围内,随着产量的增加,平均成本不断降低,规模化生产的企业大多使用生产流水线进行产品生产,有着成熟的生产工艺,各道工序都有着固定的工位,既保证了产品的质量,又实现了产品批量生产。传感器在生产流水线中扮演着重要角色,它是一种检测转换装置,是获取信号的关键部件,能够将各种输入的物理量按一定规律转换成电量信号或其他所需形式的信息输出,用来满足信息的显不、传输、识别、处理和控制等要求。
      传感器的种类和形式很多,按感知功能可以分为光敏元件、声敏元件、热敏元件、力敏元件、湿敏元件、磁敏元件等等;按照获得的电信号形式来分,有电压式、电流式、电阻式,电感式,电容式等;按照信号转换过程来分,有直接变换型和间接变换型两大类,直接变换型的传感器可将物理量直接变换成电信号,间接变换型的传感器则是先将一种物理量变换成另一种物理量,然后再转换成相应的电信号。目前传感器向数字化、智能化、系统化、微型化、多功能化等方向发展。
      1、光敏元件
      光敏元件也称半导体光电元件,它能够将光信号直接转换成电信号,利用的是半导体的光生伏特效应或光导效应。光生伏特效应是利用了光的量子性质,通过光照射将半导体PN结处产生的电压或电流作为输出加以检测,如光敏电阻、光电池、光电二极管和光电三极管等。
      最 初的光敏元件主要有充气光电管和冷极真空光电管,随着半导体技术的发展,它们逐渐被半导体光电元件所取代,半导体光敏传感器配件有着结构轻巧、使用寿命长、适用范围广,且便于调节等特点。半导体光敏元件导电特性内部受到杂质浓度的影响,外部受到光照和温度因素的影响,这些因素的不同导致导电特性会发生很大变化。当光敏传感器配件受到光线照射时,半导体原子中的价电子将会脱离原来的运动轨迹,而成为自由电子,与此同时出现一个空穴,即形成了电子空穴对,电子带负电荷,空穴带正电荷,它们都称为载流子,这个形成电子空穴对的过程称为光激发,随着光照越强,载流子增加越多,半导体传感器配件的导电性能也就越好,这就是光电效应。
      2、光敏电阻
      光敏电阻是采用硅、锗、硫化隔或硒化隔、硫化铅或硒化铅、硫化锌或硫化秘等材料做成的一种特殊电阻器,它的工作区在一个很薄的光敏层上,光敏层具有电阻特性,两端用金属电极引出。无光照时,光敏电阻呈现较大阻值,一旦有光线照射在光敏层上,半导体材料中的载流子将迅速增多,电阻值下降,随着光照加强,阻值会随之变小。光敏电阻在无光照时的电阻称为暗电阻,受光时的电阻称为亮电阻。为了防止周围环境的影响,通常在光敏电阻的光敏层上覆盖一层透明的漆膜。
      3、光敏电阻的早期故障及电老化筛选
      光敏电阻早期故障主要表现为开路、短路、稳定性差等,造成开路、短路的原因主要为引脚脱锡、内部短路、外壳封装机械损伤等,而造成稳定差的问题主要来源于加工工艺和材料问题等。通过对器件的解剖和原材料、制造工艺的分析,应用扫描电子显微镜的观察,光敏电阻失效多数是由于原材料劣质、基层清洁处理不良、表层污染等因素造成的。光敏电阻在使用前必须经过电老化试验,经过电老化过程,能及早发现光敏电阻的早期故障,劣质产品很快能够剔除,良产性能将趋于稳定,经过电老化试验筛选后的,可批量投入使用。
     
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