紫外線傳感器是傳感器的一種，可以利用光敏元件通過(guò)光伏模式和光導(dǎo)模式將紫外線信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)。最早的紫外線傳感器是基于單純的硅，但是根據(jù)指示，單純的硅二極管也響應(yīng)可見(jiàn)光，形成本來(lái)不需要的電信號(hào)，導(dǎo)致精度不高。而GaN的紫外線傳感器，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單晶硅的精度，成為最常用的紫外線傳感器材料。
隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用, 為計(jì)算機(jī)服務(wù)的各類傳感技術(shù)受到越來(lái)越多的重視。 紫外線傳感器能檢查到人感官覺(jué)察不到的紫外線 , 又能避免日光 、 燈光和其它常見(jiàn)光源的干擾, 對(duì)火陷的發(fā)現(xiàn)和熄火保護(hù) 、特殊場(chǎng)所的光電控制都是很有用的 。
紫外線傳感器的結(jié)構(gòu)分類
目前國(guó)內(nèi)外有使用價(jià)值的紫外管可以按陰極形狀分為球形、絲形 、平板形結(jié)構(gòu) , 均為二極管的電極結(jié)構(gòu)形式 , 其外殼的形狀和材料種類是為使用要求設(shè)計(jì)的 , 從工作狀態(tài)上看 , 以電極形狀分類進(jìn)行分析較合適些。
1、絲狀電極結(jié)構(gòu)
這類管子的電極一般是由兩根或多根對(duì)稱的金屬絲組成 , 這是紫外管早期 的一種結(jié)構(gòu)形式 , 多用純度高的鎢絲或鉑絲 , 距離較近的平行線是工作區(qū)。
由于紫外管完全靠電極表面的光電子發(fā)射效應(yīng) , 然后利用氣體倍增獲得較 強(qiáng)的信號(hào)，其光譜響應(yīng)范圍取決于陰極材料的逸出功。在光電子發(fā)射過(guò)程中，光子的波長(zhǎng)越短能量越高 , 即使量很少也能激發(fā)電子克服逸出功飛出陰極表面 。 能量低的光子即使數(shù)量很多也不能激發(fā)出陰極表面的電子。在紫外管中對(duì)陰極材料表面純度要求非常高，否則就會(huì)影響到光譜的范圍而失去使用價(jià)值 , 采用對(duì)稱的絲狀結(jié)構(gòu)是為了工藝處理的方便 , 盡可能避免其它物質(zhì)對(duì)電極的污染 。
這類管子的特點(diǎn)是可以在交流狀態(tài)下工作，工作電流較大，使用線路簡(jiǎn)單，可以利用適當(dāng)?shù)墓に囂幚砣サ綦姌O表面的雜質(zhì) , 但視角靈敏度波動(dòng)比較大 , 工作區(qū)容易產(chǎn)生發(fā)射不均勻的現(xiàn)象。
2、球形陰極結(jié)構(gòu)
為了充分避免尖端效應(yīng)，使光電子發(fā)射更加穩(wěn)定和均勻，需要把工作區(qū)域在陰極上固定，因?yàn)樽贤夤苁强抗怆娮影l(fā)射和氣體倍增來(lái)完成光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并加以放大的 , 一般在電極較近的區(qū)域 , 光發(fā)射利用率最高，由此設(shè)計(jì)出點(diǎn)式結(jié)構(gòu)球形陰極的紫外管 。
無(wú)論光子從哪個(gè)角度輻射到半球形的陰極上，放電區(qū)域總是在靠近陽(yáng)極的半球形頂點(diǎn)上。因?yàn)殛帢O有效面積小 , 所以管子的工作電流一般小于0.3mA，但它的視角較寬而且視角靈敏度比較均勻, 特別適合于火情預(yù)報(bào)的場(chǎng)所 , 還可用聚焦的方法提高靈敏度。
在管內(nèi)把陽(yáng)極制成半球形反射面 , 如美國(guó)的耐540°C高溫的紫外光敏管 。使接受到的紫外輻射反射到中心的陰極 , 提高管子的靈敏度 , 因?yàn)檫h(yuǎn)紫外輻射具有可見(jiàn)光一樣的直線傳播和反射的效應(yīng) 。
3、平板陰極結(jié)構(gòu)
紫外管的靈敏度取決于陰極上接收到遠(yuǎn)紫外輻射的光子的多少，陰極面積越大 , 接收概率就越高 , 從而使陰極上有更多的電子逸出 , 在外加高壓的電場(chǎng)作用下被加速并與管內(nèi)氣體分子碰撞而使氣體分子電離 , 電離后產(chǎn)生的電子再與氣體分子碰撞 , 這樣循環(huán)的運(yùn)動(dòng)最終將使管內(nèi)氣體放電。這種雪崩式放電的機(jī)會(huì)取決于陰極上的光電子發(fā)射效應(yīng)。為了提高靈敏度，近年來(lái)又研制和發(fā)展了一種平板形陰極結(jié)構(gòu)的紫外管。
