紫外线 传感器 科普：详解紫外线传感器的原理及其功能应用

科普：详解紫外线传感器的原理及其功能应用

人的五官是功能非常复杂、灵敏的“传感器”。然而人的五官感觉大多只能对外界的信息作“定性”感知，而不能作定量感知。而且有许多物理量人的五官是感觉不到的，像红外线和紫外线光谱。

最早的紫外线传感器是基于单纯的硅，但是根据美国国家标准与技术研究院的指示，单纯的硅二极管也响应可见光，形成本来不需要的电信号，导致精度不高。

在十几年前，日本日亚公司长出了GaN系的晶体，成为GaN系的开拓者，并由此开辟了GaN系的市场，也由此产生了GaN的紫外线传感器，其精度远远高于单晶硅的精度，成为最常用的紫外线传感器材料。

二六族ZnS材料也已被研发出来，也应用到了紫外线传感器领域，目前国内研发出来的有苏州衡业科技新材料有限公司等。从研发的角度及性能测试上看，其精度比GaN系的传感器提高了近10^5倍。在一定程度上，ZnS系的紫外线传感器将与GaN系的平分秋色。

紫外线传感器是传感器的一种，可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号。紫外线传感器的工作模式通常分为两类：光伏模式和光导模式。所谓光伏模式是指不需要串联电池，串联电阻中有电流，而传感器相当于一个小电池，输出电压，但是制作比较难，成本比较高；光导模式是指需要串联一个电池工作，传感器相当于一个电阻，电阻值随光的强度变化而变化，这种制作容易，成本较低。

紫外线传感器又叫紫外光敏管（简称紫外管），是一种利用光电子发射效应的光电管。具有高灵敏度、高输出、高响应速度等特性 , 并且抗干扰能力强 、稳定可靠 、寿命长 、综合温湿度传感器于一体，测量数据更为全面，外壳为壁挂高防护等级外壳，防护等级 IP65，防雨雪。随着电子计算机的广泛应用, 为计算机服务的各类传感技术受到越来越多的重视。 紫外线传感器能检查到人感官觉察不到的紫外线 。

当紫外线照射在建大仁科紫外线传感器上，其中超过98%的紫外线透过高品质透光材料制作的透视窗，照射在对波长在240~370nm的紫外线比较敏感的测量器件，通过内部配置进口高精度紫外线传感器的监测分析，由带有美国进口工业级微处理器芯片的电路处理后，将紫外线强度以RS485信号输出，并在后台上显示，达到监测紫外线强度的目的。

可以广泛应用在环境监测、气象监测、农业、林业等环境中。测量大气中以及人造光源等环境下的紫外线。

什么是紫外线传感器？它的结构分类有哪些？-道合顺大数据

紫外线传感器又称紫外光敏管（简称UV管），是一种利用光电子发射效应的光电管。其特点是仅对300nm以下的紫外线辐射作出响应，具有高灵敏度、高输出、高响应速度等特点，抗干扰能力强，稳定可靠，寿命长，功耗低。因此，它在电流安全保护和自动控制方面具有优势。更广泛的使用价值。随着电子计算机的广泛应用，为计算机服务的各种传感技术越来越受到重视。紫外线传感器可以检测人类感官无法检测到的紫外线，并且可以避免来自太阳光、灯光等常见光源的干扰。对特殊场所的火灾探测、熄火保护、光电控制等非常有用。

紫外线传感器的结构分类

目前，国内外具有使用价值的紫外灯按阴极形状可分为球形、线形和扁平结构。它们都是二极管的电极结构。外壳的形状和材料类型是根据使用要求设计的。将电极形状分类进行分析比较合适。

1、球形阴极结构：

为了充分避免尖端效应，使光电子发射更加稳定均匀，需要将工作区固定在阴极上，因为紫外线管依靠光电子发射和气体倍增来完成光信号到电信号的转换并放大它们。在附近区域，发光利用率最高。无论光子从哪个角度辐射到半球阴极，放电区总是在靠近阳极的半球顶点上。由于阴极有效面积小，管子的工作电流一般小于0.3mA，但其视角较宽，视角灵敏度比较均匀，特别适用于火灾预报场所。聚焦方法也可用于提高灵敏度。在管内，阳极制成半球形反射面，如美国耐540℃高温的紫外线敏感管。接收到的紫外线辐射被反射到中心阴极，提高了管子的灵敏度，因为远紫外线辐射具有与可见光相同的线性传播和反射效果。

2、电极丝结构：

这种管子的电极一般由两根或多根对称的金属丝组成。这是紫外线管的早期结构。通常使用高纯度钨丝或铂丝。距离附近的平行线是工作区。由于紫外线管完全依靠电极表面的光电子发射效应，再利用气体倍增获得更强的信号，其光谱响应范围取决于阴极材料的功函数。

在光电子发射过程中，光子的波长越短，能量越高。即使少量也能激发电子克服功函数飞出阴极表面。即使大量的低能光子也无法在阴极表面激发电子。在紫外线管中，阴极材料的表面纯度非常高，否则会影响光谱范围，失去使用价值。采用对称的灯丝结构，便于加工，尽量避免电极被其他物质污染。

3. 扁平阴极结构

紫外管的灵敏度取决于阴极上极紫外辐射所接收到的光子数。阴极面积越大，接收的概率越高，因此阴极上的电子会逃逸并被外加高压电场加速。并与管内的气体分子碰撞，使气体分子电离，电离后产生的电子与气体分子碰撞，从而循环运动最终将管内的气体放电。这种雪崩放电的机会取决于阴极上的光电子发射效应。为了提高灵敏度，近年来开发了扁平的紫外灯阴极结构。

最后推荐两款国外进口的优质紫外线传感器。首先是紫外线传感器-GUVA-S12SD。 GUVA-S12SD采用SMD封装（SMD3528），特别适用于小型设备。传感器的输出电流与光强成正比，产品的输出具有非常高的一致性。传感器具有特定的光谱响应。本产品主要用于测量太阳光中紫外线和UVA灯的强度，特别适用于UVI检测。

最后是紫外线传感器-GUVB-T11GD-L，UVB紫外线传感器GUVB-T11GD-L，灵敏度高，日盲好，300nm峰值响应，TO-46金属外壳封装，大面积感光芯片。

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