S4.8、位敏传感器 光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光 电器件，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。 特点 它对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与 光的能量中心位置有关： 光敏面无需分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率 很高，一维可以达到0.2um; 可同时检测位置和光强。 2022/10/7 1
2022/10/7 1 S4.8、位敏传感器 光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光 电器件，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。 它对光斑的形状无严格要求,即输出信号与光的聚焦无关，只与 光的能量中心位置有关； 光敏面无需分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率 很高，一维可以达到0.2um； 可同时检测位置和光强。 特点：
4.8.1.PSD器件的工作原理 当光束入射到PSD器件光敏层 上距中心点的距离为X时，在入I, 射位置上产生与入射辐射成正比 的信号电荷，此电荷形成的光电 p层 流通过电阻p型层分别由电极1 i层 与2输出。 n层 设p型层的电阻是均匀的，两 电极间的距离为2L,流过两电 0 极的电流分别为山和山，则流 过n型层上电极的电流lo为l和 2之和。 图3-33PSD器件结构示意图 2022/10/7
2022/10/7 2 4.8.1. PSD器件的工作原理 设p型层的电阻是均匀的，两 电极间的距离为2L，流过两电 极的电流分别为I 1和I 2，则流 过n型层上电极的电流I 0为I 1和 I 2之和。 当光束入射到PSD器件光敏层 上距中心点的距离为xA时，在入 射位置上产生与入射辐射成正比 的信号电荷，此电荷形成的光电 流通过电阻p型层分别由电极1 与2输出
② 0=+ 层 1=1 L-XA i 层 21 n层 12=10 L+x A 2L 12-1 XA 12+I1 图3-33PSD器件结构示意图 2022/10/7 3
2022/10/7 3 I 0 = I 1+I 2 + − = + = − = L I I I I x L L x I I L L x I I A A A 2 1 2 1 2 0 1 0 2 2
4.8.2.一维PSD器件 维PSD器件主要用来 测量光斑在一维方向上的位置 2 或位置移动量的装置。图3-34 (a)为典型一维PSD器件 S1543的结构示意图，其中1和 2为信号电极，3为公共电极。 30 它的光敏面为细长的矩形条。 (a) (b) 图3-34一维PSD器件 2-1L (a)原理结构 (b)等效电路 2+I 2022/10/7 4
2022/10/7 4 4.8.2. 一维PSD器件 一维PSD器件主要用来 测量光斑在一维方向上的位置 或位置移动量的装置。图3-34 （ a ） 为典型一维 PSD 器 件 S1543的结构示意图，其中1和 2为信号电极，3为公共电极。 它的光敏面为细长的矩形条。 L I I I I x 2 1 2 1 + − =
图3-35所示，为维PSD位置检测电路原理图，光电流1经 反向放大器A放大后分别送给放大器A,与A4,而光电流经反向 放大器A放大后也分别送给放大器A,与A4,放大器A3为加法电路， 完成光电流L与L相加的运算（放大器A,用来调整运算后信号的相 位)；放大器A,用作减法电路，完成光电流L,与山相减的运算。 2022/10/7 5
2022/10/7 5 图3-35所示，为一维PSD位置检测电路原理图，光电流I 1经 反向放大器A1放大后分别送给放大器A3与A4，而光电流I 2经反向 放大器A2放大后也分别送给放大器A3与A4，放大器A3为加法电路， 完成光电流I 1与I 2相加的运算（放大器A5用来调整运算后信号的相 位）；放大器A4用作减法电路，完成光电流I 2与I 1相减的运算