PSD位置感測器實驗報告

一、實驗目的：

了解psd光電位置敏感器件的原理與應用

二、基本原理：

psd為一具有pin三層結構的平板半導體矽片。其斷面結構如圖10—1所示，表面層p為感光面，在其兩邊各有一訊號輸入電極，底層的公共電極是用與加反偏電壓。當光點入射到psd表面時，由於橫向電勢的存在，產生光生電流，光生電流就流向兩個輸出電極，從而在兩個輸出電極上分別得到光電流和，顯然。

而和的分流關係則取決於入射光點到兩個輸出電極間的等效電阻。假設psd表面分流層的阻擋是均勻的，則psd可簡化為圖10—2所示的電位器模型，其中、為入射光點位置到兩個輸出電極間的等效電阻，顯然、正比於光點到兩個輸出電極間的距離。

圖10-1

圖10-2

因為所以可得

當入射光恆定時，恆定，則入射光點與psd中間零位點距離x與成線性關係，與入射光點強度無關。通過適當的處理電路，就可以獲得光點位置的輸出訊號。

三、需用器件與單元：

psd感測器及位移裝置、psd感測器實驗模板、主機箱

四、實驗步驟：

1 觀察psd結構，它有四只管腳，其中有一邊為園弧狀附近的管腳加反偏電壓，其對角線部位管腳為空腳（如圖10—3）。psd接線中黑線接端，其中兩個為輸出端可隨意接入。

圖10—3

2 按圖10-4接線，將實驗模組的和「⊥」插孔與主機箱中的穩壓電源和「⊥」分別相連，再將實驗psd感測器裝置中的半導體雷射器的兩個插孔與實驗模板的雷射電源的插孔相應連線。實驗模板的psd i2接psd感測器的藍色插孔，vref基準源接psd感測器的白色插孔，psd i1接psd感測器的紅色插孔。

3 將psd感測器實驗模板單元電路連線起來，即與接，與接（注：v03、vi3、vi4、v05不用接線）與接，與接，將實驗模板上雷射電源的「⊥」與的「⊥」及輸出的「⊥」連線起來。將主機箱的電壓表接到實驗模板的v07或「⊥」上。

圖10—4

4.開啟主機箱電源，實驗模板開始工作。轉動測微頭使雷射光點在psd上的位置從一端移向另一端。此時電壓變化可在之間，若未達到此值，可調輸出增量旋紐。

5.從psd一端開始旋轉測微頭，使光點移動，取，即轉動測微頭一轉，讀取數顯表示值。填入表10—1

表10—1 psd感測器位移值與輸出電壓值

6. 根據表10-1所列的資料，計算中心量程2mm、3mm、4mm時的非線性誤差

答：模擬曲線為：y=0.7824x-4.8813

在位移量x=2mm時，y=-3.3165，非線性誤差為

在位移量x=3mm時，y=-2.5341，非線性誤差為

在位移量x=4mm時，y=-1.7517，非線性誤差為

五思考題

入射光點大小對測量有什麼影響？

答：在一定範圍內，光點大小對測量結果影響不大，如果入射光點過大，則會影響測量的靈敏度，同時接收器上可能會產生較大的誤差，導致少許的非線性誤差。