光電センサの原理

光電素子に対する光束の作用原理が異なることから作られた光学制御システムは多種多様であり、光電素子（光学制御システム）の出力量の性質によって2種類に分けることができ、すなわちアナログ式光電センサとパルス（スイッチ）式光電センサである。アナログ式光電センサは、測定を連続的に変化する光電流に変換するものであり、測定との間に単一の値の関係がある.アナログ式光電センサは被測定（目標物体の検出）方法によって透過（吸収）式、拡散反射式、遮光式（ビームストップ）の3つの種類に分けることができる。透過式とは、被測定物が光路に置かれ、定光源から放出された光エネルギーが被測定物を通過し、一部が吸収された後、透過光が光電素子に投射されること、拡散反射式とは、定光源から発せられた光を被測定物に投射し、被測定物の表面から反射して光電素子に投射すること、遮光式とは、光源が発する光束が被測定物の光を介してその一部を遮光し、光電素子に投射される光束を変化させることであり、変化の程度は被測定物の光路位置に関係する。

フォトダイオードは最も一般的な光センサである。フォトダイオードの外形は一般的なダイオードと同じで、光が照射されない場合、それは一般的なダイオードと同じで、逆方向電流は小さく、フォトダイオードの暗電流と呼ばれ、光照射があるとキャリアが励起され、光電キャリアと呼ばれる電子−正孔が生成される。外電界の作用の下で、光電キャリアは導電に参与し、暗電流よりはるかに大きい逆方向電流を形成し、この逆方向電流は光電流と呼ばれる。光電流の大きさは光照射強度に比例し、負荷抵抗には光照射強度の変化に応じて変化する電気信号が得られる。

フォトダイオードには、フォトダイオードが光信号を電気信号に変換する機能のほか、電気信号を増幅する機能がある。感光性三段管の外形は一般的な三極管とあまり差がなく、一般的な感光性三極管は2つの極、エミッタとコレクタだけを引き出し、ベースは引き出しず、管殻も同様に窓を開けて、光が入射するようにする。光照射を大きくするために、ベース領域の面積は大きく、発光領域は小さく、入射光は主にベース領域に吸収される。動作時に集電接合は逆バイアスし、放出接合は正バイアスする。無照射時に管に流れる電流は暗電流Iceo=（1+β）Icbo（非常に小さい）であり、一般的な三極管の貫通電流よりも小さい、光照射があると、ベースに発生する電流Ibが増大するように大量の電子-正孔対が励起され、現在管に流れる電流は光電流と呼ばれ、エミッタ電流Ie=（1+β）Ib、可視フォトダイオードはフォトダイオードよりも高感度である。

動作原理

光電センサは、光強度の変化を電気信号の変化に変換することで制御を実現する。