NeoStudio에서는 광센서를 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서로 정리한다.

광센서에는 Wave와 Photon의 두 성질을 이용할 수 있다고 기록되어 있다.

원본에서는 광센서를 크게 양자형과 열형으로 나눈다.

                광 감지기
                   │
          ┌────────┴────────┐
          ▼                 ▼
       양자형               열형
          │                 │
          │                 ├─ Pyroelectric
          │                 ├─ Thermopile
          │                 └─ Bolometer
          │
          ├─ Photoconductive
          └─ Photovoltaic
    

양자형 센서는 입사하는 Photon의 에너지를 이용하여 전기적 변화를 만드는 방식으로 기록되어 있다.

원본에는 다음 두 방식이 적혀 있다.

• Photoconductive
• Photovoltaic

NeoStudio에서는 Photon의 에너지가 Valence Band의 전자를 Conductive Band로 이동시키는 구조로 설명한다.

      Photon Energy
           │
           ▼
      Valence Band
           │
           ▼
      Electron Excitation
           │
           ▼
      Conduction Band
           │
           ▼
      Conductivity 증가
    

원본에는 다음 특징이 기록되어 있다.

• 감도가 높음
• 응답속도가 빠름
• 냉각이 필요할 수 있음

NeoStudio에서는 양자형 센서가 시스템에서 동작할 때 냉각이 필요할 수 있다고 기록한다.

온도가 올라가면 열에 의해 전자가 여기되어 광신호와 관계없는 전류가 발생할 수 있기 때문이다.

원본에는 이를 줄이기 위해 온도를 낮추는 방향으로 정리되어 있다.

원본에는 최근에는 냉각장치가 필요 없는 Uncooled Sensor도 존재한다고 기록되어 있다.

광 검출기는 가시광선·적외선·자외선 등의 빛을 전기적 출력으로 변환하는 센서로 정리한다.

NeoStudio에서는 Photovoltaic Effect를 빛에 의해 전압이 발생하는 현상으로 기록한다.

Photoconductive 방식은 빛에 의해 전기전도도가 증가하는 형태로 설명한다.

NeoStudio에서는 Photodiode를 이용한 광 검출 회로를 그린다.

           Light
             ↓
        [ Photodiode ]
             │
             │ ip
             ▼
         ┌─────────┐
         │  OP Amp │──── Vout
         └─────────┘
             ▲
             │
          Feedback
    

Photodiode에서 발생한 광전류 i_p를 OP Amp가 전압으로 변환하는 구조이다.

NeoStudio에는 Feedback Network로 R_L과 C가 함께 표시되어 있다.

즉 Photodiode의 광전류를 출력전압으로 변환하면서 Feedback R-C가 주파수특성에 영향을 준다.

NeoStudio에서는 Photoconductive Mode를 사용할 때 Photodiode에 외부 Bias를 인가하는 구조를 그린다.

광전력 증가에 따라 Photocurrent가 증가하는 그래프가 함께 기록되어 있다.

원본 그림에서는 광전력이 증가함에 따라 I-V 곡선이 이동하는 형태가 그려져 있다.

      i
      ↑
      │        Higher Optical Power
      │       /
      │     /
      │   /
      ├────────────────→ V
      │
      │ Lower Optical Power
    

광량이 증가할수록 발생하는 Photocurrent의 크기가 증가하는 방향이다.

열형 광센서의 한 종류로 Pyroelectric Sensor가 기록되어 있다.

특정 온도 이하에서 자발분극이 존재하는 물질의 특성을 이용한다고 적혀 있다.

NeoStudio에는 특정 온도 이하에서 Spontaneous Polarization이 존재한다고 기록되어 있다.

온도변화가 발생하면 분극량이 변화한다.

원본에서는 이를 초전계수와 연결한다.

원본에는 온도변화가 없으면 출력이 0이 되는 방향으로 기록되어 있다.

Thermopile은 여러 개의 열전대를 직렬로 연결하여 Seebeck Effect를 이용하는 구조로 기록되어 있다.

      Ta                                Tb

      a ──────────────┐
                      │ Thermocouple 1
      b ──────────────┘

      b ──────────────┐
                      │ Thermocouple 2
      c ──────────────┘

              ...
    

NeoStudio에서는 여러 열전대를 직렬 연결하면 각 열전대의 전압이 합산된다고 기록한다.

Bolometer는 반도체 또는 저항성 재료를 사용하는 열형 검출기로 기록되어 있다.

즉 적외선을 흡수해 온도가 변하고, 그 결과 저항이 변하는 원리를 이용한다.

                     광 감지기
                        │
           ┌────────────┴────────────┐
           ▼                         ▼
        양자형                       열형
           │                         │
      Photon Energy              Light Absorption
           │                         │
           ▼                         ▼
      Electron Excitation        Temperature Change
           │                         │
      ┌────┴─────┐           ┌──────┼────────┐
      ▼          ▼           ▼      ▼        ▼
   Photocon-  Photovoltaic  Pyro   Thermo   Bolo-
   ductive                  electric pile    meter
      │          │            │      │        │
      ▼          ▼            ▼      ▼        ▼
  Conductivity  Voltage    ΔPolar.  ΣV     ΔResistance
  Change        Output