광센서의 종류

안녕하세요. 지난 시간에는 광센서의 기본원리에 대해 포스팅하였습니다. 오늘은 이런 광센서의 원리를 이용한 광센서 종류에 대해서 알아보겠습니다.

 

광센서 종류 알아보기

 

 

1. 광전도형

 

- 광전도형은 반도체에 빛을 조사하면 전자-정공 쌍이 발생하고 그 부분의 전기 전도도가 증가하게 됩니다. 이것을 광도전 효과라고 합니다.

 

CdS 센서

 

대표적으로 광도전형을 이용한 센서가 CDS 센서입니다. 가시광을 잘 검출하고 범용적으로 사용되고 있습니다. 세라믹 기판 위에 CdS 분말을 소결하여 소결체 양단에 오믹 전극을 형성합니다.

 

 

TV 등 디스플레이의 밝기와 명암의 자동조절, 카메라 노출계 및 연기 검출기, 카드리더기, 침입 경보기 등에 널리 사용되는 센서입니다. 

 

 

2. APD

 

- pn 접합 사이에 avalanche층이 있고 입사한 빛에 의해 발생한 캐리어가 높은 전기장에 의해 avalanche 층 내에서 원자와 충돌하여 새로운 정공과 전자쌍을 만듭니다. 새롭게 충돌을 일으키는 과정에서 광전류가 증폭되는 원리를 이용합니다.

 

장거리 통신의 경우 APD를 사용하지만 일반적일 경우 PIN 포토다이오드가 많이 사용되고 있습니다.(APD는 증폭 과정에 잡음이 많습니다.)

 

APD 특성

 

- APD 특성에는 분광 응답도, 이득의 온도 의전성, 잡음 특성 등이 있습니다. 

 

3. 포토다이오드

 

- 광기전력효과를 이용하여 동작을 합니다. 빛이 없는 상태에서 포토다이오드에 전압을 인가하면 일반 다이오드의 정류 특성을 가집니다.  입사광의 세기가 증가할수록 포토다이오드의 출력 전압과 전류가 증가합니다.

 

포토다이오드의 종류

 

 

pn 포토다이오드 : 넓은 분광 감도와 작은 광검출에 용이합니다. 조도계 분광광도계 엔코더 등에 사용됩니다.

p-i-n 포토다이오드 : 고속응답에 좋습니다. 높은 암전류와 넓은 분광 감도를 갖습니다. 광통신과 광메모리에 사용됩니다.

schottky 포토다이오드 : 가시광선~자외선 영역, 자외선 검출기, 광전 스위치에 사용됩니다.

 

 

4. 전자 증배관

 

광전자의 방출 효과를 이용하여 전자의 수를 증폭시키는 센서입니다. 광음극은 초고진공 수준으로 유지된 유리 튜브의 입사면의 끝에 있으며 표면은 광에 민감하게 반응하는 금속으로 코팅되어 있습니다. 

 

입사한 빛에 의해 전자가 방출되면 전위차에 의해 다이노드를 거치며 전기장에 가속된 전자들의 운동에너지가 증가하여 전자를 방출합니다. 주로 야간투시경 장비의 센서로 사용됩니다.

 

5. 기타센서

 

앞서 이야기한 센서들 외에 기타 센서들에 대해서도 설명하겠습니다.

 

1) 포토커플러

 

입력전기신호와 출력 전기신호를 빛으로 전달하는 역할을 합니다. 발광용 소자와 수광용 소자 사이에 고절연 물질을 넣어 광학적으로 결합시켜 접지 전위가 다른 회로 간의 신호 인터페이스로 사용하는 절연 트랜스나 전자 릴레이를 대체하는 소자입니다. 

 

 

신호전달이 단방향입니다. 논리소자의 인터페이스가 용이하고 응답속도가 매우 빠릅니다. 빛을 이용하기 때문에 노이즈가 심합니다.

 

주로 가전제품, 사무자동화 등에 널리 사용되고 있습니다. 핸드폰의 배터리 충전기가 대표적인 분야입니다. 에어컨, 냉장고에 사용되는 인버터도 포토커플러가 사용됩니다.

 

2) 포토인터럽터

 

발광부와 수광부 사이에 통과하는 물체의 존재 여부나 위치 검출을 감지하는 광센서입니다. 투과형과 반사형이 있으며 비접촉식으로 물체를 검출할 수 있습니다.

 

 

FAX나 프린터기에 주로 사용됩니다. (물체가 통과하거나 존재하는지 검출하는데 주로 사용됩니다.)

 

3) PSD 센서

 

1개의 pn 접합으로 빛의 반사량에 관계없이 물체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있습니다. 1차원, 2차원 PSD 센서가 있으며 1차원은 1축 방향, 2차원은 면에서의 광 위치를 검출할 수 있습니다.

 

 

PSD 센서는 마우스, 키보드, 복사기, 카드리더기, 터치패널, 자동차 스마트키, 물 조절 스위치, 쓰레기통 개폐 스위치, 로봇청소기, 변기. 핸드 드라이어 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

 

오늘은 광센서의 종류에 대해 설명하였는데요. 우리의 주변에서 흔히 사용하고 있는 여러 제품에 광센서가 정말 많이 사용되고 있음을 알았습니다.

 

원리는 어렵지만 우리가 사용 중인 제품을 한번 더 들여다보면 여기에도 광센서가 적용되고 있구나 생각해보는 것도 재밌을 것 같지 않나요?