CN2864630Y - 一种用于紫外探测的传感器 - Google Patents
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Abstract
一种用于紫外探测的传感器属于光电子技术领域。它由紫外光检测器10、偏置电压电路11、电流转换电路12和信号处理电路13构成。紫外光检测器10的外部容器为石英电解池4，以导电基底为载体的宽带隙半导体薄膜光敏电极5与参比电极6、对电极7一起设置在盛有电解液9的石英电解池4内，光敏电极5的半导体膜面向外以接受紫外光，三个电极通过导线8引出石英电解池4。本实用新型器件的光敏电极5由基底1、导电膜2和宽禁带半导体薄膜3构成，能够防止除紫外光以外的其它光源的干扰，并具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、体积小、价格低、寿命长、实用可靠的优点，适于各种复杂环境的使用。
Description
技术领域
本实用新型属于光电子技术领域。涉及一种探测紫外光的光电器件，尤其是以宽带隙半导体薄膜为紫外光吸光层的紫外光传感器。
背景技术
目前使用的紫外光传感器，如已投入商业和军事应用的紫外光电倍增管和硅基紫外光电管，存在以下不足。光电倍增管需要在高压下工作，而且体积笨重、效率低；而作为窄带隙半导体，Si材料对可见光同样存在吸收，因此硅基紫外光电管不得不使用昂贵的滤光器而使得成本居高不下，这就使得二者的广泛应用受到了限制。为了克服光电倍增管体积笨重和效率低，硅基紫外光电管成本高的缺点，人们开始关注SiC[王丽玉，谢家纯，刘文齐.SiC肖特基紫外光电探测器的研制，半导体光电，25(1)，2004，25-28]、金刚石薄膜[Giovanni Mazzeo，Stefano Salvatori，Maria Cristina Rossi，Gennaro Conte，Marie-Claude Castex，DeepUV pulsed laser monitoring by CVD diamond sensors，Sensors and Actuators A，113(3)，2004，277-281]和GaN[王俊，赵德刚，刘宗顺，冯淦，朱建军，沈晓民，张宝顺，杨辉.GaN基MSM结构紫外光探测器，中国科学(G辑)，33(1)，2003，34-38]等宽带隙半导体紫外光探测器。但这些材料制备的紫外光传感器同样存在许多的不足，如SiC具有间接带隙，使得制造出的探测器灵敏度不高；金刚石薄膜和GaN需要应用昂贵的制备设备和衬底材料，故成本较高，而且制备工艺还不够成熟。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种制备工艺成熟可靠，设备费用低，而且成本较低的紫外光传感器。
本实用新型的设计思想是：以导电基底为载体的宽带隙半导体薄膜电极做光敏电极，光敏电极的半导体微晶膜面向外，连同参比电极和对电极一起置于盛有电解液的石英电解池内构成紫外光电化学电池，即传感器的紫外检测部分。光敏电极、参比电极和对电极依次固定在盛有电解液的石英电解池内，三个电极极面保持并行，三个电极由导线连接并经密封材料密封后引出电解池，而后将电解池用密封材料密封。光敏电极和参比电极通过导线连接到偏置电压电路，光敏电极和对电极通过导线连接到电流转换电路，电流转换电路连接到信号处理电路，信号处理电路输出与所接收紫外光强度成比例的电压信号，从而构成紫外光传感器的整机。偏置电压电路向光敏电极提供偏置电压，当紫外光照射到半导体微晶薄膜上时，光敏电极中产生光生电子-空穴对，其中光生电子经导电基底传入外电路，而光生空穴则与电解液发生氧化反应，从而使形成循环回路，产生光电流信号。该电流信号经电流转换电路转为电压信号，电流转换电路输出的电压信号连接到信号处理电路，信号处理电路输出与所接收紫外光强度成比例的电压信号，从而达到紫外光传感的目的。
本实用新型的技术解决方案是：一种用于紫外探测的传感器，由紫外光检测器10、偏置电压电路11、电流转换电路12和信号处理电路13依次连接构成，紫外光检测器10中的光敏电极5和参比电极6连接到偏置电压电路11，光敏电极5和对电极7连接到电流转换电路12，电流转换电路12输出的电压信号连接到信号处理电路13，信号处理电路13输出与所接收紫外光强度成比例的电压信号。
其紫外光检测器10的构成为：宽禁带半导体薄膜光敏电极5、参比电极6和对电极7依次设置在盛有电解液9的石英电解池4内，三个电极极面保持并行，且彼此间距0.5-1.0cm，光敏电极5的宽禁带半导体薄膜3膜面朝向石英电解池4外侧；三个电极由导线8连接并经密封材料密封后引出电解池4，而后将电解池4用密封材料密封。
其紫外光检测器10的光敏电极5由基底1、涂于基底1上的导电膜2、涂于导电膜2上的宽禁带半导体薄膜3三部分构成。
基底1材料是金属、半导体或玻璃。
导电膜2为半导体导电薄膜或金属薄膜。
本实用新型的有益效果是，可以低成本制备紫外光传感器，且宽禁带半导体薄膜因受带隙宽度的限制，对红外和可见光无吸收，避免了除紫外光以外的其它光源的干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型光敏电极的剖面构造图。
图2是本实用新型紫外光探测器三维构造图
图3是本实用新型的连接示意图
图中，1.基底，2.导电薄膜，3.宽禁带半导体薄膜，4.石英电解池，5.以导电基底为载体的宽带隙半导体薄膜光敏电极，6.参比电极，7.，对电极，8.导线，9.电解液，10.紫外光检测器，11.偏置电压电路，12.电流转换电路，13.信号处理电路。
具体实施方式
利用化学或物理方法在涂有ITO导电膜2的玻璃基底1上制备一层宽带隙半导体薄膜3，以制成电极，其结构如图1所示。在图2中，将所制得的以导电基底为载体的宽带隙半导体薄膜光敏电极5与参比电极6和对电极7一起设置在盛有电解液9的石英电解池4内，电极极面保持平行，且彼此间距0.5-1.0cm，光敏电极5的半导体膜面向外以接受紫外光。三个电极通过导线8引出石英电解池4，导线与电极的接触处用导电胶固定后连同其它金属裸露处一起用环氧树脂密封，以防止电解液9与导体部分直接发生反应。电解池4经密封材料密封，即得到紫外光检测器10。
如图3所示，紫外光检测器10依次与偏置电压电路11、电流转换电路12和信号处理电路13连接，从而构成紫外光传感器的整机。IC1采用MAX6520电压基准，输出1.2V稳定电压。该电压经运算放大器IC3反向放大得到-0.4V的稳定电压，该电压输入运算放大器IC2的同相输入端，IC2的反向输入端与甘汞电极相连，IC2的输出端与铂电极相连，由IC2控制甘汞电极电压保持-0.4V的稳定电压，可调电阻R2可调节甘汞电极电压数值。测试电极与运算放大器IC4的反向输入端相连，IC4接成电流放大器形式，其反向输入端为“虚地”，电压为0V，则与之相连的测试电极电压也为0V，保持测试电极高于甘汞电极0.4V。IC4输出电压为测试电极电流与电阻R3的乘积，与测试电极电流为线性关系。IC4的输出电压经运算放大器IC5做暗电流补偿后输出与入射紫外光强相对应的电压，由此电压可获得入射紫外光强，调节R9可调整被补偿的暗电流数值。IC2-5采用ICL7652低漂移高阻抗运算放大器。
Claims (3)
1.一种用于紫外探测的传感器，其特征在于，由紫外光检测器(10)、偏置电压电路(11)、电流转换电路(12)和信号处理电路(13)依次连接构成，紫外光检测器(10)中的光敏电极(5)和参比电极(6)连接到偏置电压电路(11)，光敏电极(5)和对电极(7)连接到电流转换电路(12)，电流转换电路(12)输出的电压信号连接到信号处理电路(13)。
2.根据权利要求1所述的一种用于紫外探测的传感器，其特征在于，其紫外光检测器(10)的构成为：宽禁带半导体薄膜光敏电极(5)、参比电极(6)和对电极(7)依次设置在盛有电解液(9)的石英电解池(4)内，三个电极极面保持并行，且彼此间距0.5-1.0cm，光敏电极(5)的宽禁带半导体薄膜(3)膜面朝向石英电解池(4)外侧；三个电极由导线(8)连接并经密封材料密封后引出电解池(4)，电解池(4)用密封材料密封。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于紫外探测的传感器，其特征在于，其紫外光检测器(10)的光敏电极(5)由基底(1)、涂于基底(1)上的导电膜(2)、涂于导电膜(2)上的宽禁带半导体薄膜(3)三部分构成。
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| CN 200520146107 Expired - Fee Related CN2864630Y (zh) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | 一种用于紫外探测的传感器 |
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| CN100433373C (zh) * | 2005-12-28 | 2008-11-12 | 大连海事大学 | 一种纳米TiO2－M薄膜紫外光传感器及其制备方法 |
| CN101562208B (zh) * | 2009-06-02 | 2012-03-14 | 吉林大学 | 背入射式TiO2紫外光探测器及其制备方法 |
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