LICHTSENSOREN Hassen Merdassi November 2007 1 Gliederung 1Was

LICHTSENSOREN Hassen Merdassi November 2007 1

Gliederung 1)Was sind Sensoren 2)Lichtsensoren 3)Motivation : Elektromagnetische Wellen 4)Motivation: Lichtintensität 5)Photoeffekt 6)Fotowiderstand 7)Fotodiode 2

Was sind Sensoren ? • Von lateinisch „sentire“ = fühlen, empfinden… • Haben physikalische oder chemische Eigenschaften • Sensoren entnehmen Informationen aus der Umgebung • z. B. Wärmestrahlung , Schall , Helligkeit , Beschleunigung, etc. . 3

Passive Sensoren • Bestehen nur aus passiven Elementen (Spule, Widerstand, Kondensator…) • Benötigen eine Hilfsstromquelle (Spannungsversorgung) zur Signalerzeugung 4

Aktive Sensoren • Umwandlungseffekt (z. B. Photoeffekt) • Wandeln mechanische-, thermische Energie, oder Licht in elektrische Energie um • Arbeiten als Spannungsquelle 5

Lichtsensoren • Fotoempfänger , Fotosensor • Bei Einwirkung von Licht verändern sich die elektrischen Eingenschaften. • Der Ausgangsstrom steigt proportional zum Lichteinfall an. 6

Elektromagnetische Strahlung • EM Welle besteht aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern • Bsp: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, UVStrahlung sowie Röntgen- und Gammastrahlung. . . • Untescheidung durch Frequenzj 7

Lichtintensität http: //www. hbernstaedt. de/Know. How/Licht/Formel. htm 8

Lichtintensität • Die Beleuchtungsstärke (US: Illumination) Ist das Maß für die Helligkeit, des auf eine Fläche auftreffenden Lichtes. Dieses wird mit dem Luxmeter gemessen. http: //www. hbernstaedt. de/Know. How/Licht/Formel. htm 9

Lichtintensität http: //www. hbernstaedt. de/Know. How/Licht/Formel. htm 10

Photoeffekt • Photoleitung • Photovoltaischer Effekt • Photoionisation

Photoeffekt 1)Versuchaufbau: • Rot : Photokathode • Grün: Elektrode als Empfänger der Elektronen. • Veränderung : a) Lichtintensität b) Farbe http: //de. wikipedia. org/wiki/Fotoeffekt#Innerer_photoelektrischer_Effek t 11

Photoeffekt • a) Variation der Lichtintensität : • Spannung unveränderlich • Ladestrom (am Kondensator ) hängt von der Lichintensität ab. • Strom bestimmt die Zeit die zum Erreichen einer maximalen Spannung nötig ist. 12

Photoeffekt • b) Variation der Farbe (Lichtwellenlänge/Lichtfrequenz): • Die gemessene Maximalspannung ist nur von der Wellenlänge abhängig. 13 http: //de. wikipedia. org/wiki/Fotoeffekt#Innerer_photoelektrischer_Effekt

FOTOWIDERSTAND • LDR = light Dependent resistor http: //de. wikipedia. org/wiki/Fotowiderstand 18

RPY 60 • Der RPY 60 ist ein Cadmiumselenid. Fotowiderstand. • Hermetisch dicht, mit Glasfenster eingebaut • Für frontale Beleuchtung vorgesehen • Zeichnet sich besonders durch kurze Ablinkzeiten aus 19

Technische Daten RPY 60 Optoelektronik Halbleiter Siemens 20

Strom-Spannung Optoelektronik Halbleiter Siemens 21

Verlustleistung Optikelektronik Halbleiter Siemens 22

Spektrale Empfindlichkeit Optoelektronik Halbleiter Siemens 23

Hellwiderstand als Funktion der Beleuchtungsstärke • RH=f(Ev): Optoelektronik Halbleiter Siemens 25

FOTODIODE http: //de. wikipedia. org/wiki/Fotodiode 26

Fotodiode • Schnelle Silizium-Fotodiode • BPX 65 planare Diode mit planem Lichtfenster • Kathode elektrisch leitend mit dem Gehäuse verbunden • Hohe Grenzfrequenz, geeignet für große Modulations-Bandbreite 27