[科普中國]-光感測器

光感測器為檢測從紫外光，至紅外光領(lǐng)域的光能量，再以電子信號輸出的電子元件總稱。1

概念光傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換型傳感器，它將光能(即入射的電磁輻射能量)轉(zhuǎn)換成電能。入射的電磁輻射能量的大小和性質(zhì)，反映了光能量的存在和所攜帶的被測量變化的信息。物質(zhì)被光照射后，其電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，這種變化和入射的輻射能強度有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。如準(zhǔn)確地測出反映電能變化的電壓、電流和頻率等，就可以把輻射能量的存在及所攜帶的反映被測量的信息測出。光信號(光能量大小和性質(zhì))是中間媒介，目的是把被測量的變化通過光信號的變化轉(zhuǎn)換成電信號。具有上述功能的材料稱為光敏材料，用光敏材料制成光敏器件，檢測光輻射所攜帶的信息。

早期的光敏器件，主要是利用各種光電效應(yīng)制成的無源光敏器件，有外光電效應(yīng)的光電管和光電倍增管；內(nèi)光電效應(yīng)的光導(dǎo)管、光敏二極管、光敏三極管及光電池等。新發(fā)展的光傳感器主要是光纖傳感器和電荷耦合攝像器件(CCD)，其中光纖傳感器是有源光傳感器。光傳感器是各類傳感器中發(fā)展最遲的一類傳感器，但發(fā)展之快、應(yīng)用之廣，都超過其他傳感器。光傳感器測量方法靈活多樣，除直接檢測光信號外，還可間接測量溫度、壓力、速度、加速度及位移等多種物理量，具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和抗干擾能力強等優(yōu)點。2

種類舉例光敏電阻器光敏電阻器由能透光的半導(dǎo)體光電晶體構(gòu)成，因半導(dǎo)體光電晶體成分不同，義分為可見光光敏電阻(硫化鎘晶體)、紅外光光敏電阻(砷化鎵品體)、和紫外光光敏電阻(硫化鋅晶體)。當(dāng)敏感波長的光照半導(dǎo)體光電晶體表面，品體內(nèi)載流子增加，使其電導(dǎo)率增加(即電阻減小)。

光電二極管和普通二極管相比，除它的管芯也是一個PN結(jié)、具有單向?qū)щ娦阅芡猓渌町惡艽?。首先管芯?nèi)的PN結(jié)的結(jié)深比較淺，以提高光電轉(zhuǎn)換能力；第二，PN結(jié)的面積比較大，電極面積則很小，以有利于光敏面收集更多光線；第三，光電二極管在外觀上都有一個用有機玻璃透鏡密封、能匯聚光線于光敏面的“窗口”；所以光電二極管的靈敏度和響應(yīng)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于光敏電阻。3

應(yīng)用舉例光傳感器的范圍很廣，有最簡單的光敏電阻，就是通過光強度的大小改變電阻的阻值從而實現(xiàn)對光強度的感知；也有目前最復(fù)雜的攝像頭(Camera)。傳感器將接收到的光值返回給機器人，通過光傳感器所提供的信息可以進(jìn)行顏色、距離等條件的估算。光傳感器是機器人在運動過程中必不可少的傳感器，通過它，可以獲得機器人在移動過程中與前面障礙物之間的距離。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

尹維龍 - 副教授 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)