Bài giảng Cảm biến công nghiệp - Chương 2

Ch Ch

ng II. C m bi n đo quang ng II. C m bi n đo quang

ươ ươ

ế ế

ả ả

1. Tính ch t và đ n v đo ánh sáng ơ ị ấ 2. C m bi n quang d n ẫ ế 3. C m bi n quang đi n phát x ệ ế ả ả ạ

03/24/14

1. Tính ch t và đ n v đo 1. Tính ch t và đ n v đo

ơ ị ơ ị

ấ ấ

1.1 Tính ch t ánh sáng ấ a) Tính ch t sóng: ấ m t d ng c a sóng đi n t ủ ộ ạ : ệ ừ

0,750

0,490

0,395

0,455

0,650

0,575 0,590

h ng ngo i ạ

ồ

da cam

đỏ

lam

tím

c c tímự

l cụ

l (m m)

100

0,1

0,4 0,75 1,2

10

30

0,01

c c tímự

H. ngo i xaạ

H ng ngo i ạ

ồ

Ph ánh sáng ổ

03/24/14

1.1. Tính ch t áng sáng ấ 1.1. Tính ch t áng sáng ấ

ậ ố

V n t c: c = 299.792 km/s (chân không)

v =

(môi tr ng v t ch t) ườ ậ ấ

c ho cặ n

B (chân không) ướ

(môi tr ng v t ch t). ườ ậ ấ

c=l c sóng: f v=l ho c ặ f

f fi t n s ánh sáng. ầ ố

03/24/14

1.1. Tính ch t áng sáng ấ 1.1. Tính ch t áng sáng ấ

ể

ộ

ng này ch ph thu c t n s ( ụ ỉ

ấ ạ b) Tính ch t h t: Chùm h t (photon) chuy n đ ng v i v n t c ớ ậ ố ộ ạ l n, m i h t mang m t năng l ng nh t đ nh, ấ ị ượ ớ ỗ ạ ộ ầ ố f) c a ủ năng l ượ ánh sáng:

.hW = n

f

h ng s Planck ố

ằ

h = 6,6256.10-34J.s

fi

03/24/14

1.2. Đ n v đo quang 1.2. Đ n v đo quang

ơ ị ơ ị

ượ

ng lan là năng l i d ng b c x , tính ề ng: ạ ụ ướ ạ ượ ứ ạ

F : là công su t phát x , ạ ấ

(W)

dQ=F dt

a) Đ n v đo năng l ơ ị ượ Năng l ng b c x Q: ứ truy n ho c h p th d ấ ặ b ng ằ Jun (J). Thông l lan truy n ho c h p th , tính b ng ng ánh sáng ặ ấ ượ ề ụ ằ Oát (W).

03/24/14

1.2. Đ n v đo quang 1.2. Đ n v đo quang

ơ ị ơ ị

ườ ượ

là lu ng năng l C ng đ ánh sáng (I): ng phát ồ ng ng v i m t đ n v g c kh i ra theo m t h ố ộ ơ ớ ị ố

=

I

(W/sr) sr: steradian

F

W ộ ộ ướ ứ d d

L =

(W/sr.m2)

ng (L): ộ ượ

Đ chói năng l dI ndA

Đ r i năng l ng (E): ộ ọ ượ

=

E

(W/m2)

d dA

F

03/24/14

1.2. Đ n v đo quang 1.2. Đ n v đo quang

ơ ị ơ ị

b) Đ n v đo th giác: ơ ị ị

Đ i l

ng

Đ n v năng

ạ ượ

ơ ị

Đ n v th giác

ơ ị

ị

đo

Thông l

ngượ l W

lumen(lm)

ngượ

C ng đ

W/sr

cadela(cd)

ườ

ộ

Đ chói

W/sr.m2

cadela/m2 (cd/m2)

ộ

W/m2

lumen/m2 hay lux (lx)

Đ r iộ ọ

Năng l

J

lumen.s (lm.s)

ngượ

03/24/14

2. C m bi n quang d n 2. C m bi n quang d n

ế ế

ẫ ẫ

ả ả

2.1. Hi u ng quang d n: ệ ứ ẫ

ệ ứ

ng gi ệ ượ

ẫ i phóng nh ng h t t ả ậ ệ ướ

Hi u ng quang d n (hi u ng quang đi n n i) ệ ứ ệ ộ i đi n là hi n t ạ ả ữ ệ i tác d ng c a ánh (h t d n) trong v t li u d ủ ụ ạ ẫ sáng làm tăng đ d n đi n c a v t li u. ệ ủ ậ ệ ộ ẫ

03/24/14

2.1. Hi u ng quang d n 2.1. Hi u ng quang d n

ệ ứ ệ ứ

ẫ ẫ

W‡ Wlk

Vùng d nẫ

-

đi n tệ ử

đi n tệ ử -

hn

+

-

Wlk

hn

hn

+

+

l

tr ng

ổ ố

l

tr ng

ổ ố

Vùng hoá trị

Bán d n tinh khi

ẫ

t ế

Bán d n lo i n ẫ

ạ

Bán d n lo i p ẫ

ạ

03/24/14

2.1. Hi u ng quang d n 2.1. Hi u ng quang d n

ệ ứ ệ ứ

ẫ ẫ

2/1

2

M t đ đi n t trong t i: ậ ộ ệ ử ố

(cid:246) (cid:230)

=

+

+

n

0

2

a r.2

a r4

N.a d r

(cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231)

ł Ł

N ng đ t p ch t lo i N ộ ạ ấ ạ ồ Nd fi

=

a

exp

qW d kT

(cid:246) (cid:230) - (cid:247) (cid:231) fi H s t l gi i phóng e. ệ ố ỉ ệ ả ł Ł

r fi H s tái h p. ệ ố ợ

03/24/14

2.1. Hi u ng quang d n 2.1. Hi u ng quang d n

ệ ứ ệ ứ

ẫ ẫ

2/1

N ng đ đi n t khi đ c chi u sáng: ộ ệ ử ồ ượ ế

(cid:246) (cid:230)

n

» (cid:247) (cid:231)

g r

ł Ł

i phóng do chi u sáng trong 1s trong 1 ả ế

(

)

g fi S e gi ố đ n v th tích: ị ể ơ

=

=

- h

g

.

F

G V

>>

n

g

1 R1 V h )nNa (

d

-

03/24/14

2.1. Hi u ng quang d n 2.1. Hi u ng quang d n

ệ ứ ệ ứ

ẫ ẫ

i: ố ộ ẫ

0

0

s Đ d n trong t nqm=

1

2

1

Đ d n khi chi u sáng: ộ ẫ ế

2

m=s

=

(cid:246) (cid:230)

m= qnq

.

F (cid:247) (cid:231)

g r

s>>

ł Ł

0

s v i ớ

g =1/2 (th c t = 0,5 -1)

1 A ế ủ F (cid:222) và là hàm phi tuy n c a ự ế g s mũ ố

03/24/14

2.2. T bào quang d n (TBQD) 2.2. T bào quang d n (TBQD)

ế ế

ẫ ẫ

ệ ộ ở ượ c ch t o ế ạ

a) C u t o: ấ ạ ấ ự các ch t bán d n ấ Th c ch t TBQD là m t đi n tr đ t ẫ ừ

CdS

CdSe

CdTe

PbS

PbSe PbTe

Ge

Si

GeCu

SnIn

AsIn

CdHgT e

l

, m m

2

10

20 30

0,6

Vùng ph làm vi c c a m t s v t li u quang d n ẫ

1 ệ ủ

3 4 5 ộ ố ậ ệ

0,2 ổ

03/24/14

2.2. T bào quang d n (TBQD) 2.2. T bào quang d n (TBQD)

ế ế

ẫ ẫ

b) Đ c tr ng ch y u:

i l n (t

ủ ế ở

ố ớ

ừ 4 W 10 ả

ặ ư ở đi n tr trong t Đi n tr : ệ ệ 25ở ố ớ khi đ r i sáng tăng.

)

ở W Đi n tr ( ệ 106

106

104

102

0,1

1

10

100

1000

Đ r i sáng (lx)

ộ ọ

- 109 W oC đ i v i PbS, CdS, CdSe ) và gi m nhanh ộ ọ

S ph thu c c a đi n tr vào đ r i sáng ệ ự ụ ộ ủ ộ ọ ở

03/24/14

2.2. T bào quang d n (TBQD) 2.2. T bào quang d n (TBQD)

ế ế

ẫ ẫ

1

=

g=

S

D - g Đ nh y: ộ ạ I F

V A

D F

F = 1) tăng (tr ừ g

t đ , khi đi n áp ệ ộ ệ

+ Đ nh y gi m khi ả + Đ nh y gi m khi tăng nhi ả đ t vào l n. ớ

c sóng ánh sáng. Nh n xét: ậ ộ ạ ộ ạ ặ ộ ạ + Đ nh y ph thu c vào b ụ ộ ướ

03/24/14

2.2. T bào quang d n 2.2. T bào quang d n

ế ế

ẫ ẫ

F

.

ế

ờ

ổ ị

t đ , m t s lo i

c) Đ c đi m ặ ể + T l chuy n đ i tĩnh cao. ể ổ ỷ ệ + Đ nh y cao. ộ ạ + H i đáp ph thu c không tuy n tính ộ ụ ồ + Th i gian h i đáp l n. ớ ồ + Các đ c tr ng không n đ nh do già hoá. ư + Đ nh y ph thu c nhi ệ ộ ộ ố ạ

ụ

ộ đòi h i làm ngu i.

ặ ộ ạ ỏ

ộ

03/24/14

2.2. T bào quang d n 2.2. T bào quang d n

ế ế

ẫ ẫ

100

10

50

5

Đ ộ nh y ạ ng t ươ đ iố

30

Đ ộ nh y ạ ng t ươ đ i ố (%)

1

10

0,5

5

3

0,1

-150 -100

-50

3

1 1

2

50 t đ ệ ộ

Bước sóng (m m)

0 Nhi (oC)

ướ ạ

ng b ộ

ng c a ủ t đ đ n đ ộ bào

nh h ưở Ả nhi ệ ộ ế nh y c a t ạ ủ ế quang d nẫ

nh h c ưở Ả sóng đ n đ nh y ế c a t bào quang ủ ế d nẫ

03/24/14

2.2. T bào quang d n 2.2. T bào quang d n

ế ế

ẫ ẫ

c) ng d ng: ụ

ể ơ

ế ế ệ

khi có b c x ánh sáng chi u ạ ứ bào quang d n, đi n tr gi m, cho dòng đi n ở ả s d ng tr c ti p ho c qua ự ế ặ

ế

ế ẫ

Ứ Đi u khi n r le: ề lên t ẫ ệ ủ ớ fi ch y qua đ l n ử ụ ạ khu ch đ i đ đóng m r le. ở ơ ạ ể bào quang d n đ Thu tín hi u quang: dùng t ệ ể ệ thu và bi n tín hi u quang thành xung đi n. ệ ế

03/24/14

2.2. T bào quang d n 2.2. T bào quang d n

ế ế

ẫ ẫ

+

+

ể

Đi u khi n tr c ti p ể

ự ế

ề

Đi u khi n thông qua ề tranzito khu ch đ i ạ

ế

03/24/14

2.3. Photodiode 2.3. Photodiode

a) C u t o và nguyên lý ho t đ ng ạ ộ ấ ạ

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

ạ ộ

Nguyên lý ho t đ ng: - Khi F

= 0 và V = 0, dòng đi n ch y qua

ạ

=

=

=

I

exp

0

I kt

I 0

I 0

I 0

ø Ø - - œ Œ ß º

ệ qV d kT

Dòng

ạ ơ ả

ế

0 fi Dòng khu ch tán các h t c b n. I

d n không c b n sinh ra do kích thích nhi

Ikt fi h t ạ ẫ

ơ ả

-=

exp

0

I r

I 0

„+œ I 0

ø Ø

Œ ß º

t. ệ qV d kT

- Khi V > 0 fi

dòng ng

c:ượ

exp

I 0

qV d kT

ø Ø - œ Œ ß º fi

- Khi V đ l n

ủ ớ

0 và Ir = I0.

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

F

Khi chi u sáng b ng lu ng ánh sáng ằ

ồ

ế

0 fi

Ip.

)

Ir

hn

=

( exp

)X

I p

0

( R1q hc

x

P

l - h a - F

- +

-=

exp

I r

I 0

I p

++œ I 0

ø Ø -

Vùng nghèo

V

+

qV d kT

N

Œ ß º

Khi V đ l n: ủ ớ

I

I

I

r

+= I 0

p

p

»

ệ ứ ệ ế Ip: dòng quang đi nệ

Hi u ng quang đi n khi chi u sáng

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

ẫ

Ir

Ph

Ch đ quang d n: ệ ươ

VD

+

VR

ES

Rm

-

R

ES -20

-40

-30

-10

0

50m W

-

. +

20

m

m

100m W

40

150m W

ả

60

200m W

ế ộ ng trình m ch đi n: ạ = VE R V D V = Tín hi u ra: ệ IR rm (cid:222) đ ả D i ng th ng t ẳ ườ (cid:222) Dòng ng E V = c: ượ D I r R R ch đ C m bi n làm vi c ệ ở ế ộ ế . tuy n tính V

ế

R ~ F

Ir

D

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

ế ộ

ø Ø

V

log

1

OC

(cid:222) œ Œ

ệ kT = q

ß º

ế đi n áp ngoài V = 0. I + P I 0

V »

.

nh nh ng t l

.

ỏ ư

ỉ ệ ớ F v i

oc

Khi Ip<< I0: (cid:222)

V =

log

OC

F

v i log

.

l n nh ng t l ư

ỉ ệ ớ

ớ

Ch đ quang th : Đo th h m ch ế ở ạ kT q kT q

Khi Ip>> I0: (cid:222)

I p I 0 I P I 0

(cid:222) Đo dòng ng n m ch:

ạ

ắ

ISC

»

I sc

I p

Rbé

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

c) Đ nh y: ộ ạ

F

.

ụ

l

ụ

ộ

ng ánh sáng ượ S (m A/m W) l s:

0,4

0,3

)

( R1q

X

T1

T2

0,2

I P

=l

=

)(S

0,1

a - - h D l

D F

S không ph thu c thông l ộ £ , v i ớ l S ph thu c vào ) ( exp hc

0 0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

(m m)

p

l

= l

p

l p ) = 0,1-1,0 A/W)

(S(l

l

Sfi Smax khi l Khi nhi

t đ tăng,

ệ ộ

ị

ử h

ộ

ệ

, h s ệ ố

p d ch sang ph i. ả S ph thu c hi u su t l ng t ấ ượ ph n x R, h s h p th

ụ ả ạ

ệ ố ấ

ụ α.

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

d) ng d ng: Ứ ụ

CP1

ES

R2

R1

R2

- S đ m ch làm vi c ch đ quang d n: ơ ồ ạ ệ ở ế ộ ẫ

+

-

+

-

V0

R1+R2

V0

C2

Rm ES

+

Rm Ir

R1

S đ c s

S đ tác đ ng nhanh

ơ ồ ơ ở

ơ ồ

ộ

-

=

+

1RV

ø Ø

m

0

I r

(

=

œ Œ

) + IRR r2

1

V 0

R 2 R 1

ß º

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

R2

Rm

+

_

ISC

_

+

Vco

R1

V0

V0

R1=Rm

S đ logarit

ơ ồ

S đ tuy n tính

ơ ồ

ế

- S đ làm vi c ơ ồ ệ ở ế ộ ch đ quang th : ế

=

+

V

1

V

ø Ø

I.R

0

oc

V = 0

scm

œ Œ

R 2 R 1

ß º

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

ế ộ ộ

ế: ch ệ ở ế tính ho c ặ

ẫ : Ch đ quang d n + Đ tuy n tính cao. ế + Th i gian h i đáp

ồ

ờ ng n.ắ ả

ớ . + D i thông l n

ớ

ồ

t

ệ

Ch đ quang th ế ộ + Có th làm vi c ể đ tuy n ế ộ logarit. + Ít nhi u.ễ + Th i gian h i đáp l n. ờ + D i thông nh . ỏ ả + Nh y c m v i nhi ớ ả ạ ch đ logarit. đ ộ ở ế ộ

03/24/14

2.3. Photođiot 2.3. Photođiot

Ứ

ụ ể ể ơ ề

c) ng d ng: - Chuy n m ch: đi u khi n r le, c ng logic, …. ạ - Đo ánh sáng không đ i (Ch đ tuy n tính) ổ ổ ế ế ộ

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

ấ ạ ớ ồ

ế

ạ ộ ố ế ạ nh m t tranzito a) C u t o và nguyên lý ho t đ ng: ẫ ươ

ng t ệ

ệ

c.

ự

G m 3 l p bán d n ghép n i ti p t o thành 2 ti p giáp E - B và B – C t ự ư ộ Phân c c: ch có đi n áp đ t lên C, không có đi n áp ặ ỉ ự đ t lên B, B – C phân c c ng ượ S đ m ch đi n nh hình v ẽ

ặ ơ ồ ạ

ư

ệ

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

b) Nguyên lý làm vi c:ệ

+E

Khi đ t đi n áp E lên C, đi n

ệ

C

ệ E.

áp VBE »

B

E

S đ m ch đi n ệ

ơ ồ ạ

F

Đi n thệ

ế

ủ

ẽ ị ệ ụ ướ

fi ể

- +

C B E

ề

ặ 0,7 V, VBC » 0,6 ‚ Khi chi u sáng ti p giáp B – ế ế C fi các đi n t tr ng phát và l ỗ ố ệ ử sinh trong vùng baz d i tác ơ ướ d ng c a ánh sáng s b phân chia ng i tác d ng c a đi n tr d ườ ủ ụ đi n t trên chuy n ti p B – C ế ệ ử i trong B l b kéo v C, l tr ng ỗ ố ở ạ ị ệ ử ừ fi Bfi C t t o ra dòng đi n t E ạ r = I0 + Ip c: I t o ra dòng ng ượ ạ

S đ tách c p ặ ơ ồ đi n - l tr ng ỗ ố ệ

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

ượ ượ

i. c trong t ố c do chi u ế

IC

+E

( R1q

)X

C

Dòng I0: dòng ng Dòng Ip : dòng ng sáng. = I P

0

) exp( hc

a - - h F l

B

Ir

E

Ir ~ IB ( +b=

( +b=

I

Dòng colector IC: ) ( +b+ I1

) I1

) I1

c

0

r

p

F fi

S đ t

ng đ

ng

ơ ồ ươ

ươ

ng đ

ươ

ươ

ộ

ng t phototranzito t ổ h p c a m t photodiot và m t ộ ủ ợ tranzito.

(cid:222)

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

cI

=l

D

ộ ạ )(S

0

( +b=

( +b+

( +b=

(%)

) I1 0

) I1 p

) I1 r

S(l ) S(l p) 100

D F

F

c) Đ nh y: I c Ic ˛

b

˛

˛

80

Ic fi

60

40

(cid:222)

và b (cid:222) thông

đ nh y ph ụ ạ ng ánh

ộ l

ượ

20

0,4 0,6

1,0 (m m)

0,8 p

l l

F Ip ˛ F S ˛ thu c ộ sáng. ộ l Đ nh y ph thu c

Đ ng cong ph h i đáp

ổ ồ

ườ

100A/W

ụ ộ ạ (hình v )ẽ S(l p) = 1 ‚

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

ạ

ị

ỏ ơ ổ

ơ ặ

ơ

ề

ể

+

+

d) ng d ng phototranzito: ụ Ứ Chuy n m ch: thông tin d ng nh phân (có hay ể ạ không có b c x , b c x nh h n ho c l n h n ặ ớ ứ ạ ứ ạ ưỡ fi ng logic ho c đi u khi n r le, c ng ng) thyristo. +

+

+

Đi u khi n thyristo ể

ề

Đi u khi n c ng logic ể ổ

ề

Đi u khi n r le

ể ơ

ề

(cid:222)

Cho đ khu ch đ i l n có th dùng ĐK tr c ti p.

ự ế

ạ ớ

ộ

ế

ể

03/24/14

2.4. Phototranzito 2.4. Phototranzito

+

+ Tr S d ng ườ ch đ tuy n tính: ợ ế ấ đo ánh

0

ử ụ ở ế ộ ứ ố F

+ Tr ườ ợ

ệ

(

thu nh n ậ ứ tín hi u thay đ i (Đi u ki n ề ổ biên đ dao đ ng nh ): ỏ

F=

)t

0

( ) t

ộ F+ F

I c

1

ng h p th nh t: sáng không đ i (gi ng luxmet). ổ ng h p th hai: ệ ộ ) ( t 1 F+F= I .S c 0

Đ tuy n tính kém h n photodiot. ộ ế

( )t ơ

Luxmet

03/24/14

2.5.Phototranzito hi u ng tr 2.5.Phototranzito hi u ng tr

ng ng

ệ ứ ệ ứ

ườ ườ

P

a)C

- - - - - - - + + + + + + + +

N

ớ

+ + + + + + + + - - - - - - -

P

G

D

S

ỏ

G

ượ

2

fi ˛ (cid:246) (cid:230)

+

1

(cid:247) (cid:231) ệ I DS (cid:247) (cid:231)

ł Ł u t o và nguyên lý làm vi c: ệ ấ ạ G m 2 l p P và N ghép v i ớ ồ nhau, lõi là N, v là P, t o ạ thành m t ti p giáp P-N. Ti p ế ộ ế c phân c c giáp P-N đ ự ượ c, bên ngoài vùng nghèo là ng c ng, bên trong vùng nghèo là ổ kênh. Dòng qua kênh ph ụ đi n ệ t di n kênh thu c ti ộ ế V áp gi a c ng và kênh: ữ ổ = GS I D V P

03/24/14

2.5.Phototranzito hi u ng tr 2.5.Phototranzito hi u ng tr

ng ng

ệ ứ ệ ứ

ườ ườ

+

D

ế ế ể

I

P

r

G

S

• Khi chi u sáng, chuy n ti p P - N ho t đ ng nh m t photodiot cho ư ộ ạ ộ dòng ng I c:ượ += I 0

Rg

i. ố ệ

-

F - dòng quang đi n.ệ

S đ m ch ơ ồ ạ

ổ

GS

-

V

E

I

GS

P

0

g

- I0 - dòng đi n trong t IP = Sg Sg - đ nh y c a điot c ng-kênh. ạ ủ ộ F - thông l ng ánh sáng. ượ = V EIR rg g ) ( = + IR g

03/24/14

2.5.Phototranzito hi u ng tr 2.5.Phototranzito hi u ng tr

ng ng

ệ ứ ệ ứ

ườ ườ

ặ ụ

(cid:222) c) Đ c đi m và ng d ng: ứ ể - Làm vi c n đ nh ệ ổ ị - H s khu ch đ i cao ạ ế Đi u khi n đi n áp b ng ánh sáng. ể ệ ố ề ệ ằ

03/24/14

3. C m bi n quang đi n phát x 3. C m bi n quang đi n phát x

ệ ệ

ế ế

ả ả

ạ ạ

ệ ệ ứ

3.1. Hi u ng quang đi n phát x ạ ạ ng các đi n t ệ ứ ệ

ả ạ

ườ ờ

Hi u ng quang đi n phát x (hi u ng quang ệ ệ ứ i đi n ngoài) là hi n t c gi đ ệ ượ ệ ử ượ i phóng kh i b m t v t li u và có th thu l ể ỏ ề ặ ậ ệ ng khi chi u vào nh tác d ng c a đi n tr ế ệ ủ ụ chúng m t b c x ánh sáng có b c sóng thích ộ ứ ạ h p (nh h n m t ng ộ ỏ ơ ướ ng nh t đ nh). ấ ị ưỡ ợ

03/24/14

3. C m bi n quang đi n phát x 3. C m bi n quang đi n phát x

ệ ệ

ế ế

ả ả

ạ ạ

ạ ệ ử

c gi

(cid:222)

khi chi u sáng: C ch phát x đi n t ế ơ ế - H p th photon và gi . i phóng đi n t ệ ử ả ụ ấ ể fi - Đi n t b m t. i phóng di chuy n đ ề ặ ả ệ ử ượ - Đi n t thoát kh i b m t v t li u. ệ ử ỏ ề ặ ậ ệ s đi n t ố ệ ử ề ị ấ ệ

ng t ) th ộ ườ ỏ ơ

ử t quá 30%. phát x Do nhi u nguyên nhân ạ trung bình khi m t photon b h p th (hi u ụ su t l ng nh h n 10% và ít khi ấ ượ v ượ

03/24/14

3.2. T bào quang đi n chân không 3.2. T bào quang đi n chân không

ệ ệ

ế ế

K

A

K

a) C u t o:

ấ ạ

F

F b)

A

A

a)

K

c)

ạ

ậ

ệ

ớ

ủ ớ

ặ

ặ ỏ

ụ

ượ

ố

-6 - 10-8 mmHg).

Catot: có ph l p v t li u nh y v i ánh sáng (Cs3Sb, K2CsSb, Cs2Te, Rb2Te , CsTe …) đ t trong v hình tr trong su t (b) ho c v kim lo i có m t ộ ạ ố ỏ đ u trong su t (b) ho c h p bên trong đ c hút ặ ộ ầ chân không (áp su t ~ 10 Anot: b ng kim lo i.

ấ ạ

ằ

03/24/14

3.2. T bào quang đi n chân không 3.2. T bào quang đi n chân không

ệ ệ

ế ế

Ia (m A)

A

Ia

4,75 mW

4

3

E

2,37 mW

2

0,95 mW

1

K

0

Rm

20

40

60

80

100

120

Vak (V)

F

S đ t

ng đ

ng

Đ c tính V - A

ơ ồ ươ

ươ

ặ

ệ ử ạ

i tác d ng c a đi n đ ế ụ ườ ủ ệ ậ phát x và ak t o ra t p

fi t o thành dòng anot (I • Khi chi u sáng catot (K) các đi n t d ng do V ướ trung v anot (A) ề ạ ạ a).

03/24/14

3.2. T bào quang đi n chân không 3.2. T bào quang đi n chân không

ệ ệ

ế ế

ặ

ệ

Đ c tính V - A có hai vùng: - Vùng đi n tích không gian. - Vùng bão hòa.

fi

ồ ộ

ệ ở ng ngu n dòng, c ượ vùng bão hòa ng ng đ dòng ch y u ườ ng ánh sáng. Đi n tr ở t ươ ủ ế ệ

bào quang đi n r t l n: TBQĐ làm vi c đ ươ ph thu c thông l ộ ụ trong r c a t ủ ế ệ ấ ớ

1

=

dI a dV

ak

(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) r ł Ł F

= aI

D

S

Đ nh y: ạ ộ =10 ‚ 100 mA/W f D

03/24/14

3.2. T bào quang đi n chân không 3.2. T bào quang đi n chân không

ệ ệ

ế ế

ứ ụ

c) Đ c đi m và ng d ng: - Đ nh y l n ít ph thu c V ộ ụ

ak.

(cid:222) ể ặ ộ ạ ớ - Tính n đ nh cao ổ ị ể Chuy n m ch ho c đo tín hi u quang. ặ ệ ạ

03/24/14

3.3. T bào quang đi n d ng khí 3.3. T bào quang đi n d ng khí

ế ế

ệ ệ

ạ ạ

ấ ạ ệ c u t o t ấ ạ ươ

ượ

i áp su t c 10 ng c ấ ỡ -1 - ướ ằ ầ

Ia (m A)

ặ

ế

2

ố

ạ

1,5.10-2 lm

1

ệ

10-2 lm

ớ ố

ể

ộ

0

20

40

60

80

a) C u t o và nguyên lý làm vi c: t TBQĐ chân không, ch khác bên trong đ ỉ ự đi n đ y b ng khí (acgon) d ề 10-2 mmHg.

Khi Vak < 20V, đ c tuy n I - V có d ng gi ng TBQĐ. Khi đi n áp cao, đi n t ử ệ chuy n đ ng v i t c đ l n ộ ớ khí ử

100 120 Vak (V)

fi

ion hoá các nguyên t Ia tăng 5 ‚ 10 l n.ầ

fi

03/24/14

3.3. T bào quang đi n d ng khí 3.3. T bào quang đi n d ng khí

ế ế

ệ ệ

ạ ạ

Stg.đ iố 8

ặ ể ứ ụ

6

c) Đ c đi m và ng d ng: - Dòng Ia l n.ớ - S ph thu c m nh vào V ộ ụ ạ

ak.

4

2

(cid:222) ể

0

60

20

40

80

Vak (V)

Chuy n m ch và đo tín ạ hi u quang. ệ

03/24/14