PSD位置传感器实验原理

实验原理

PSD是具有PIN三层结构的平板半导体硅片,其断面结构如图6.10.1(a)所示。表面层P为感光面,在其两边各有一信号输入电极,两电极间的P型层除具有接收入射光的功能外,还具有横向分布电阻的特性,即P型层不仅为光敏层,而且是一个均匀的电阻层。底层的公共电极是用于加反偏电压。如图6.10.1(b)所示,当光点入射到PSD表面时,由于横向电势的存在,产生光生电流 ,光生电流就流向两个输出电极,从而在两个输出电极上分别得到光电流 和 ,显然 。而 和 的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PS表面分流层的阻挡是均匀的,则PSD可简化为图6.10.1(c)所示的电位器模型,其中 、 为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻,显然 、R 正比于光点到两个输出电极间的距离。

图6.10.1 PSD位移传感器结构及原理

因为 =( – )/( ),所以可得: ; ( – /2 ); ( /2 ); =( – ) 。当入射光恒定时, 恒定,则入射光点与PSD中间零位点距离 与( – )呈线性关系,与入射光点强度无关。通过适当地处理电路,就可以获得光点位置的输出信号。

PSD器件目前已被应用于激光自准直、光点位移量和震动的测量,平板平行度的检测和二维位置测量等领域。

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