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光電探測(cè)器光譜響應(yīng)的一些典型限制因素是:許多類型的探測(cè)器,例如所有光電發(fā)射探測(cè)器和所有包含 ap-n 結(jié)的半導(dǎo)體探測(cè)器,僅適用于高于一定水平的光子能量。該條件轉(zhuǎn)化為某個(gè)最大光波長(zhǎng)。熱探測(cè)器不會(huì)出現(xiàn)這種限制,因此可以表現(xiàn)出非常寬廣且平滑的光譜響應(yīng)。
傳感器(IR 傳感器)是一種對(duì)輻射敏感的光電元件,其光譜靈敏度在紅外波長(zhǎng)范圍 780 nm … 50 μm 內(nèi)。紅外傳感器現(xiàn)在廣泛用于運(yùn)動(dòng)探測(cè)器,在建筑服務(wù)中用于打開(kāi)燈或在警報(bào)系統(tǒng)中用于檢測(cè)不受歡迎的客人。在規(guī)定的角度范圍內(nèi),傳感器元件檢測(cè)由于人的移動(dòng)而隨時(shí)間和空間變化的熱輻射(紅外輻射)。這種紅外傳感器只需滿足相對(duì)較低的要求,并且是低成本批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。InfraTec 不供應(yīng)此類產(chǎn)品,InfraTec 開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售熱釋電探測(cè)器。
將 PN 結(jié)器件放置在玻璃材料中,使光能可以通過(guò),就構(gòu)成了光電二極管,如下圖所示。除PN結(jié)外,玻璃材料的其他部分都涂成黑色或金屬化,因?yàn)楣庵徽丈涞絇N結(jié)。電路中的電流以mA 為單位,可以通過(guò)電流表測(cè)量。光電二極管在現(xiàn)實(shí)生活中具有許多應(yīng)用,因?yàn)樗鼈儗?duì)光照射表現(xiàn)出線性響應(yīng)。一些突出的應(yīng)用是:產(chǎn)生的電流與照度成正比。因此它們可以用作光電探測(cè)器來(lái)檢測(cè)電信號(hào)。檢測(cè)電路。例如,檢測(cè)建筑物中的火災(zāi)和煙霧。用于太陽(yáng)能電池板,將光轉(zhuǎn)換為電能。在我們的房子里,光盤(pán)播放器、電視和遙控器也有內(nèi)置的光電探測(cè)器。
紅外技術(shù)不僅應(yīng)用于日常生活,也應(yīng)用于工業(yè)中,具有不同的用途。例如,電視使用紅外傳感器來(lái)理解從遙控器發(fā)送的信號(hào)。紅外傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是功耗低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且功能方便。人眼無(wú)法察覺(jué)紅外信號(hào)。電磁波譜中的紅外輻射存在于可見(jiàn)光和微波區(qū)域。通常,這些波的波長(zhǎng)范圍為 0.7 μm 5 至 1000 μm。紅外光譜可分為近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外三個(gè)區(qū)域。近紅外區(qū)的波長(zhǎng)范圍為0.75 – 3μm,中紅外區(qū)的波長(zhǎng)范圍為3至6μm,遠(yuǎn)紅外區(qū)的紅外輻射波長(zhǎng)高于6μm。
紅外探測(cè)器是帶有光電管的小型微芯片,可調(diào)諧以偵聽(tīng)紅外光。它們幾乎總是用于遠(yuǎn)程控制檢測(cè) - 每臺(tái)電視和 DVD 播放器的前面都有一個(gè)用于監(jiān)聽(tīng)來(lái)自答題器的紅外信號(hào)。遙控器內(nèi)部有一個(gè)匹配的紅外 LED,它會(huì)發(fā)出紅外脈沖來(lái)告訴電視打開(kāi)、關(guān)閉或更改頻道。人眼看不到紅外光,這意味著測(cè)試設(shè)置需要更多的工作。與CdS 光電池之間有一些區(qū)別:紅外探測(cè)器專門(mén)過(guò)濾了紅外光,它們不擅長(zhǎng)檢測(cè)可見(jiàn)光。另一方面,光電管擅長(zhǎng)檢測(cè)黃/綠可見(jiàn)光,不擅長(zhǎng)檢測(cè)紅外光。
紅外發(fā)光二極管 (IR LED) 是一種固態(tài)發(fā)光 (SSL) 器件,可產(chǎn)生紅外波段或電磁輻射光譜范圍內(nèi)的光。紅外 LED 可以經(jīng)濟(jì)高效地產(chǎn)生紅外光,即 700 nm 至 1mm 范圍內(nèi)的電磁輻射。各種IR LED可以產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的紅外光,就像不同的LED產(chǎn)生不同顏色的光一樣。IR LED 在許多類型的電子產(chǎn)品中也很有用,例如電視遙控器和許多其他電子產(chǎn)品。它們甚至用于相機(jī);這些紅外攝像機(jī)像聚光燈一樣使用紅外 LED,同時(shí)肉眼看不見(jiàn)。對(duì) IR LED 的需求源于其多功能性。例如,IR LED 與多種不同類型的傳感器結(jié)合使用,通常用于機(jī)器對(duì)機(jī)器環(huán)境和發(fā)射物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用。
光檢測(cè)器是電流電壓轉(zhuǎn)換器。FET 輸入運(yùn)算放大器可防止光電二極管加載,并且輸出端的電壓與光電二極管中的電流成正比。只要光電二極管對(duì)光的響應(yīng)是線性的,輸出電壓就與落在光電二極管上的光成正比。光電二極管由一個(gè)在反向偏壓下工作的有源pn 結(jié)組成。當(dāng)光照射到結(jié)處時(shí),會(huì)流過(guò)與照度成正比的反向電流。對(duì)光的線性響應(yīng)使其成為某些應(yīng)用中有用的光電探測(cè)器的元件。
?當(dāng)暴露在光下時(shí),光電二極管會(huì)產(chǎn)生與光強(qiáng)度成正比的電流。這種光產(chǎn)生的電流與普通二極管或 LED 中的電流方向相反。隨著更多光子撞擊光電二極管,電流增加,導(dǎo)致二極管兩端產(chǎn)生電壓。隨著二極管兩端電壓的增加,線性度降低。 除了發(fā)光之外,LED 還可用作光電二極管光傳感器/檢測(cè)器。此功能可用于多種應(yīng)用,包括環(huán)境光水平傳感器和雙向通信。作為光電二極管,LED 對(duì)等于或短于其發(fā)射的主波長(zhǎng)的波長(zhǎng)敏感。綠色 LED 對(duì)藍(lán)光和某些綠光敏感,但對(duì)黃光或紅光不敏感。
光電二極管與 LED 完全相反。光電二極管不發(fā)射光,而是吸收光并產(chǎn)生電流。如果向光電二極管施加電壓,則電流可以增加,這是一個(gè)稱為偏置的過(guò)程。從技術(shù)上講,光電二極管是反向偏置的,這意味著電壓通過(guò)光電二極管從陰極傳輸?shù)疥?yáng)極,這與 LED 的方向相反。同樣,產(chǎn)生的電流稱為反向電流,產(chǎn)生的電流量取決于光的亮度。光電二極管非常有用,因?yàn)樗c一些其他組件一起可以充當(dāng)光敏開(kāi)關(guān),可以打開(kāi)或關(guān)閉電路的一部分。
紅外接收頭是一種測(cè)量和檢測(cè)周?chē)h(huán)境中紅外輻射的電子設(shè)備。紅外輻射是由一位名叫威廉·赫歇爾的天文學(xué)家在1800年偶然發(fā)現(xiàn)的。在測(cè)量每種顏色的光(由棱鏡分隔)的溫度時(shí),他注意到紅光之外的溫度最高。紅外線對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的,因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)(盡管它仍然處于相同的電磁頻譜上)。任何散發(fā)熱量的物體(所有溫度高于五開(kāi)氏度的物體)都會(huì)發(fā)出紅外線輻射。
IR 發(fā)射器由發(fā)射 IR(紅外線)輻射的 LED 組成。該輻射由光電二極管接收,光電二極管充當(dāng)接收端的 IR 接收器。由于紅外輻射是人眼看不見(jiàn)的,因此非常適合用于無(wú)線通信。電子遙控裝置主要由紅外發(fā)射器和接收器組成。遙控器會(huì)發(fā)出不可見(jiàn)光的閃光,該閃光會(huì)轉(zhuǎn)化為指令并由接收器模塊接收。
紅外 (IR) 光譜是最常見(jiàn)和廣泛使用的光譜技術(shù)之一。紅外區(qū)的吸收基團(tuán)在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)有吸收。與紫外和可見(jiàn)光區(qū)域的吸收峰相比,該區(qū)域內(nèi)的吸收峰通常更尖銳。通過(guò)這種方式,紅外光譜對(duì)于樣品內(nèi)官能團(tuán)的測(cè)定非常敏感,因?yàn)椴煌墓倌軋F(tuán)吸收不同特定頻率的紅外輻射。此外,每個(gè)分子都有一個(gè)通常稱為指紋的特征光譜??梢酝ㄟ^(guò)將其吸收峰與光譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別分子。紅外光譜在多種物質(zhì)(包括有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物)的鑒定和結(jié)構(gòu)分析中非常有用。
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