3. 2.2 Đơn vị đo thị giác
3.3.2 Tế bào quang điện
Tế bào quang điện là một loại cảm biến quang dựa trên hiện tƣợng quang dẫn do kết quả của hiệu ứng quang điện bên trong. Đó là hiện tƣợng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu bán dẫn dƣới tác dụng của ánh sáng.
Hình 3.5: Hình dạng cấu tạo của tế bào quang điện
Cấu tạo: Tế bào quang dẫn thƣờng đƣợc chế tạo bằng các bán dẫn đa tinh thểđồng nhất hoặc đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc pha tạp.
Đa tinh thể: CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTe.
Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết hoặc phatạp Au, Cu, Sb, In, SbIn, AsIn, CdHgTe. Tính chất : Điện trở vùng tối Rco phụ thuộc vào hình dạng, kích thuớc, nhiệt độ và bản
chất lý hoá của vật liệu. Các chất PbS, CdS, CdSe có điện trở vùng tối rất cao ( từ 104 tới 105Ω ở 25oC), trong khi đó SbIn, AbSs, CdHgTe có điện trở vùng tối tƣơng đối nhỏ (từ 10 tới 103Ω ở 25oC). Khi đƣợc chiếu sáng, điện trở cửa tế bào quang dẫn giảm xuống rất nhanh, quan hệ giữđiện trở của tế bào quang dẫn và độ rọi sáng:
Chƣơng 3: Cảm biến quang học Trong đó: a là hằng số phụ thuộc vật liệu, 0.5< < 1
Hình 3.6: Quan hệ giữa độ rọi và điện trở
Ánh sáng có bƣớc sóng thích hợp rọi vào điện cực dƣơng + (trong suốt) vào lớp bán dẫn loại p.
Tại lớp p, xảy ra hiện tƣợng quang điện trong tạo thành lỗ trống và electron quang điện. Điện trƣờng lớp tiếp xúc p - n đẩy lỗ trống vềlớp p và đẩy e về lớp n.
Lớp kim loại mỏng nhiễm điện dƣơng.
Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm.
Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện
Chƣơng 3: Cảm biến quang học Tế bào quang dẫn thƣờng đƣợc dùng để đo thông lƣợng ánh sáng, kết hợp với nguồn sáng để dò vạch dẫn dƣờng cho các mobile robot, đọc mã vạch, phát hiện đầu băng trắng, điều khiển đóng ngắt Relay theo ánh sáng …
Sơ đồ dùng tế bào quang dẫn:
Hình 3.8: Sơ đồ điều khiển đóng ngắt Relay theo ánh sáng
Hình 3.9: Sơ đồ dùng tế bào quang điện để dò vạch dẫn đƣờng, đọc mã vạch