光電信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

1、光電信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)一 光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理:利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料制成的光敏傳感器叫光敏電阻，又稱(chēng)為光導(dǎo)管。是一種均質(zhì)的半導(dǎo)體光電器件,其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。光敏電阻采用梳狀結(jié)構(gòu)是由于在間距很近的電阻之間有可能采用大的靈敏面積,提高靈敏度。光敏電阻應(yīng)用得極為廣泛，可見(jiàn)光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口都有適用的光敏電阻。利用光敏電阻制成的光控開(kāi)關(guān)在日常生活中隨處可見(jiàn)。當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，光敏電阻電導(dǎo)率的改變量為： 在上式中，e為電荷電量，為空穴濃度的改變量，為電子濃度的改變量，表示遷移率。當(dāng)兩端加上電壓U后，光電流為： 式中A為與電流垂直的表面，d為電極間的間距。在一定的光照度下

2、，為恒定的值，因而光電流和電壓成線(xiàn)性關(guān)系。光敏電阻的伏安特性如圖1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明電阻值隨光照度發(fā)生變化。光照度不變的情況下，電壓越高，光電流也越大，光敏電阻的工作電壓和電流都不能超過(guò)規(guī)定的最高額定值。圖1-2光敏電阻的伏安特性曲線(xiàn) 圖1-3 光敏電阻的光照特性曲線(xiàn)光敏電阻的光照特性則如圖 1-3 所示。不同的光敏電阻的光照特性是不同的，但是在大多數(shù)的情況下，曲線(xiàn)的形狀都與圖1-3 類(lèi)似。由于光敏電阻的光照特性是非線(xiàn)性的，因此不適宜作測(cè)量型的線(xiàn)性敏感元件，在自動(dòng)控制中光敏電阻常用作開(kāi)關(guān)量的光電傳感器。 圖 1-4 幾種光敏電阻的光譜特性實(shí)驗(yàn)所需部件:穩(wěn)壓電源、

3、光敏電阻、負(fù)載電阻（選配單元）、電壓表、各種光源、遮光罩、激光器實(shí)驗(yàn)步驟:1. 測(cè)試光敏電阻的暗電阻、亮電阻、光電阻觀察光敏電阻的結(jié)構(gòu)，用遮光罩將光敏電阻完全掩蓋，用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)得的電阻值為暗電阻R暗，移開(kāi)遮光罩，在環(huán)境光照下測(cè)得的光敏電阻的阻值為亮電阻R亮，暗電阻與亮電阻之差為光電阻，光電阻越大，則靈敏度越高。結(jié)果：用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)得的暗電阻為，超出萬(wàn)用表的量程。在環(huán)境光照下的亮電阻為6.5k。在光電器件模板的試件插座上接入另一光敏電阻，試作性能比較分析。2. 光敏電阻的暗電流、亮電流、光電流按照?qǐng)D1-5接線(xiàn)，分別在暗光及有光源照射下測(cè)出輸出U暗和U亮，電流L暗=U暗/R，亮電流L亮=U亮

4、/R，亮電流與暗電流之差稱(chēng)為光電流，光電流越大則靈敏度越高。結(jié)果：暗光時(shí)電流為0。有光源照射時(shí)光電流為71uA。3. 光敏電阻的伏安特性測(cè)試按照?qǐng)D1-5接線(xiàn)，電源可從直流穩(wěn)壓電源+2+12V間選用， 每次在一定的光照條件下，測(cè)出當(dāng)加在光敏電阻上電壓 為+2V；+4V；+6V；+8V；+10V時(shí)電阻R兩端的電壓UR，和電流數(shù)據(jù)，同時(shí)算出此時(shí)光敏電阻的阻值，并填入以下表格，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出光敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)。 圖1-5 光敏電阻的測(cè)量電路 光敏電阻伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（暗光） 電源電壓（毫伏）246810UR（伏）1.983.985.987.989.87電阻（歐姆）電流（毫安）00000光敏電阻

5、伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（正常環(huán)境光照）電源電壓（伏）246810UR（伏）1.503.014.516.007.50電阻（k歐姆）3.18763.01373.00592.87442.8000電流（毫安）0.561.151.732.322.93 光敏電阻伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（白熾燈照射）電源電壓（伏）246810UR（伏）0.921.862.793.714.63電阻（k歐姆）0.75830.76250.75140.74950.7455電流（ 毫安 ）1.142.293.454.615.78結(jié)果：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度增加而變小，光照強(qiáng)度的變化不改變光敏電阻伏安特性形狀，始終呈線(xiàn)性4. 光敏電阻的光照特

6、性測(cè)試按照?qǐng)D1-5接好實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，負(fù)載電阻R選定1K，光源用白熾燈，（實(shí)驗(yàn)者可仔細(xì)調(diào)節(jié)光源控制旋鈕，得到不同的光源亮度），每確定一種亮度后改變測(cè)試電路工作電壓從0V-12V。從電源電壓UCC=2V開(kāi)始到UCC=10V，每次在一定的外加電壓下測(cè)出光敏電阻在相對(duì)光照度從“弱光”到逐步增強(qiáng)（通過(guò)白熾燈亮度調(diào)節(jié)）的電流數(shù)據(jù)，即：，同時(shí)求出此時(shí)光敏電阻的阻值，即： 。這里要求盡量多的測(cè)點(diǎn)（不少于4個(gè)）不同照度下的電流數(shù)據(jù)，尤其要在弱光位置選擇較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以使所得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)能夠繪出較為完整的光照特性曲線(xiàn)。光敏電阻光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電源電壓：2V ）照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）0.1850.2451

7、.051.251.34光電流（mA）0.1760.2391.071.191.32光敏電阻光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電源電壓：4V）照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）0.3650.4952.112.522.69光電流（mA）0.3570.5082.1142.652.73光敏電阻光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電源電壓：6V）照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）0.5510.7593.183.794.04光電流（mA）0.5470.7623.153.844.18光敏電阻光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電源電壓：8V）照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）0.781.034.255.065.4光電流（mA）0.721.124.365.

8、125.48光敏電阻光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電源電壓：10V ）照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）1.0231.3055.346.356.76光電流（mA）1.041.385.456.426.89根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出光敏電阻的一組光照特性曲線(xiàn)。圖（b）不同電源電壓下光敏電阻光照特性曲線(xiàn) 結(jié)果：光照強(qiáng)度很弱時(shí)，光敏電阻光電流值很小，且?guī)缀醪浑S光照強(qiáng)度變化而變化；隨著光照強(qiáng)度進(jìn)一步增加，在未達(dá)光照飽和前，光電流值與光照強(qiáng)度近似呈線(xiàn)性變化；光強(qiáng)繼續(xù)增加，光敏電阻光照特性達(dá)到飽和，這時(shí)光電流值將不再隨光照強(qiáng)度增加而繼續(xù)變大，其值主要取決于光敏電阻兩端電壓，電壓越大，飽和光電流越大。在總的變化過(guò)程中，兩端電

9、壓高的光敏電阻的光電流總是要高于兩端電壓低的光敏電阻光電流值。5. 光敏電阻的光譜特性： 用不同的半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻有著不同的光譜特性，見(jiàn)圖1-4。當(dāng)不同波長(zhǎng)的入射光照到光敏電阻的光敏面上，光敏電阻就有不同的靈敏度。用高亮度LED（紅、黃、綠、藍(lán)）作為光源，發(fā)光管與光敏電阻頂端可用附件中的黑色軟管連接。分別測(cè)出光敏電阻在各種光源照射下的光電流，再用固體激光器、日光（白光）作為光源，測(cè)得光電流，將測(cè)得的數(shù)據(jù)記入下表，據(jù)此做出兩種光電阻大致的光譜特性曲線(xiàn)：共測(cè)試兩個(gè)光敏電阻：第一個(gè)光敏電阻：光源激光紅黃綠藍(lán)白光電流( 毫安)4.784.184.024.043.104.78 第二個(gè)光敏電阻：光

10、源激光紅黃綠藍(lán)白光電流( 毫安)20.25.96.11.10.520.2第一個(gè)光敏電阻：第二個(gè)光敏電阻：結(jié)果：不同的光敏電阻的光照特性是不同的，但大多數(shù)的情況下，其曲線(xiàn)的形狀大體相同如上圖，在特定的波長(zhǎng)處存在吸收峰值，其他波長(zhǎng)處光吸收則較之要小，吸收峰波長(zhǎng)與光敏電阻特性有關(guān)。6. 光敏電阻的溫度特性：光敏電阻與其他半導(dǎo)體器件一樣，性能受溫度影響較大。隨著溫度的升高電阻值增大，靈敏度下降。請(qǐng)按圖1-5測(cè)試電路，分別測(cè)出常溫下和加溫（可白熾燈光照加熱35分鐘）后的伏安特性曲線(xiàn)。常溫：電壓（V） 2 4 6 8 10UR（伏）0.427 0.873 1.3231.7762.24光電流（毫安） 0.4

11、35 0.883 1.3321.7862.28 加溫：電壓（V）很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)UR（伏）0.4820.941.411.822.29光電流（毫安）0.490.941.411.842.30結(jié)果：利用吹風(fēng)機(jī)加熱光敏電阻，但其溫度特性未有很好的體現(xiàn)，測(cè)得的光電流沒(méi)有變化。其原因可能是白熾燈離光敏電阻較近，在進(jìn)行之前的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，白熾燈處于打開(kāi)狀態(tài)，其熱輻射已經(jīng)將光敏電阻進(jìn)行了加熱。因此再利用吹風(fēng)機(jī)加熱光敏電阻后，其光電流無(wú)明顯邊緣。 注意事項(xiàng): 實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)注意不要超過(guò)光電阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LU 光源照射時(shí)燈膽及燈杯溫度均很高，請(qǐng)勿用手觸摸，以免燙傷。實(shí)驗(yàn)時(shí)各種不同波長(zhǎng)光源選

12、用的高亮度LED在不發(fā)光時(shí)均為透明材料封裝，查看顏色及亮度均可從其頂端透鏡前觀察。用做光源時(shí)也應(yīng)將透鏡發(fā)光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)光敏器件。Harbin Institute of Technology實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)： 光電信號(hào)檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)題目： 光敏二極管特性測(cè)試 班 級(jí)： 1021102 姓 名： 張居旺 學(xué) 號(hào)： 1102100501 同 組 人： 李偉 張文紅 張春雨 趙爽 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 電機(jī)樓10008室 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2013 年 5 月 11 日實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 教師評(píng)語(yǔ)：實(shí)驗(yàn)二 光敏二極管特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理:光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類(lèi)似的，其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)

13、需加上反向電壓。光敏二極管的伏安特性相當(dāng)于向下平移了的普通二極管，無(wú)光照時(shí)，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。光敏二極管結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1。圖2-1光敏二極管原理實(shí)驗(yàn)所需部件:光敏二極管、穩(wěn)壓電源、負(fù)載電阻（實(shí)驗(yàn)選配單元中可變電阻）、遮光罩、光源、電壓表（萬(wàn)用表）、微安表（萬(wàn)用表上的200mA檔） 實(shí)驗(yàn)步驟:圖2-2 光敏二極管測(cè)試電路按圖2-2接線(xiàn),要注意光敏二極管是工作在反向工作電壓的。由于硅光敏二極管的反向電流非常小，所以應(yīng)視實(shí)驗(yàn)情況逐步提高工作電壓，如有必要可用穩(wěn)壓電源上的10V或12V串接。

14、1. 暗電流測(cè)試用遮光罩蓋住光電器件模板,選擇合適的電路反向工作電壓，選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻。打開(kāi)儀器電源，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻值，微安表顯示的電流值即為暗電流，或用4 1/2位萬(wàn)用表200mV檔測(cè)得負(fù)載電阻R上的壓降U暗，則暗電流L暗=U暗/R。一般鍺光敏二極管的暗電流要大于硅光敏二極管暗電流數(shù)十倍?？稍谠嚰遄细鼡Q其他光敏二極管進(jìn)行測(cè)試做性能比較。測(cè)試結(jié)果：暗電流0.4mA（電源電壓2V）。2. 光電流測(cè)試: 緩慢揭開(kāi)遮光罩，觀察微安表上的電流值的變化,（也可將照度計(jì)探頭置于光敏二極管同一感光處，觀察當(dāng)光照強(qiáng)度變化時(shí)光敏二極管光電流的變化）或是用4 1/2位萬(wàn)用表200mV檔測(cè)得R上的壓降U光,光電

15、流L光=U光/R。如光電流較大，則可減小工作電壓或調(diào)節(jié)加大負(fù)載電阻。測(cè)試結(jié)果：隨著照度增加，光電流由0.4mA上升到10.1mA，進(jìn)一步上升到51.9mA（電源電壓2V）。3. 伏安特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)按圖3-2連接實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路,光源選用高亮度鹵素?zé)?分別調(diào)節(jié)至“弱光”、“中光”和“強(qiáng)光”三種照度。負(fù)載電阻用萬(wàn)用表確定阻值1K歐姆。 將可調(diào)光源調(diào)至一種照度，每次在該照度下，測(cè)出加在光敏二極管上的各反向偏壓與產(chǎn)生的光電流 的關(guān)系數(shù)據(jù)，其中光電流（1K為取樣電阻），在三種光照度下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。圖2-3 光敏二極管的伏安特性曲線(xiàn)光敏二極管伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度： 弱 ）電壓（伏）24681012UR（伏）0.

16、00490.00500.00510.00520.00530.0054電阻（歐姆）21701.9101141639.83261705.75380999.9899566.188117444.82光電流(uA)91.93293.80995.68597.56199.437101.313光敏二極管伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度： 中 ）電壓（伏）24681012UR（伏）0.0990.1020.1070.1110.1150.120電阻（歐姆）21263.98240774.05959706.1877041.01693785.579109594.0959光電流(uA)89.495.698.7102.4105.41

17、08.4光敏二極管伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度： 強(qiáng) ）電壓（伏）24681012UR（伏）0.6971.4232.152.813.604.29電阻（歐姆）849.9673842790.49081034.94621330.76921572.48161818.3962光電流（mA）1.5333.263.723.904.074.24根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出光敏二極管的伏安曲線(xiàn)。結(jié)果：在照度一定的情況下，隨著反向電壓的正價(jià)，光電流逐漸增加，當(dāng)電壓值較低時(shí)，光電流隨電壓變化近似呈線(xiàn)性變化，但隨著電壓進(jìn)一步變大，受限于一定的光照強(qiáng)度，光電流趨于飽和（本實(shí)驗(yàn)中由于測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠，無(wú)法確切看出飽和階段狀態(tài)）由于實(shí)驗(yàn)操

18、作時(shí)對(duì)于中等光度及弱光強(qiáng)度的控制度不夠理想，致使我們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中弱光與中等光照的曲線(xiàn)幾乎沒(méi)有變化。4.光照度特性測(cè)試 實(shí)驗(yàn)電路見(jiàn)圖2-2。光源選用高亮度鹵素?zé)簦蓪?shí)驗(yàn)者按照從“弱-強(qiáng)”仔細(xì)調(diào)節(jié)光源電位器取得多種光照度 ，每選一種照度就選擇3種反向偏壓測(cè)試記錄，測(cè)出光敏二極管在相對(duì)光照度為“弱光”到逐步增強(qiáng)的光電流數(shù)據(jù)，其中（1K為取樣電阻）。光敏二極管光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電壓： 2V）照度 UR（伏） 光電流( 毫安) 光敏二極管光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電壓： 4V ）照度 UR（伏） 光電流( 毫安) 光敏二極管光照特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（電壓：6V ）照度 UR（伏） 光電流( 毫安) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出

19、光敏二極管的光照特性曲線(xiàn)。 圖2-4光敏二極管的光照特性曲線(xiàn) 注：由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有光度計(jì)，所以我們組沒(méi)有進(jìn)行光敏二極管的光照特性曲線(xiàn)性質(zhì)驗(yàn)證光敏二極管的光照特性亦呈良好線(xiàn)性，這是由于它的電流靈敏度一般為常數(shù)。而光敏三極管在弱光時(shí)靈敏度低些，在強(qiáng)光時(shí)則有飽和現(xiàn)象，這是由于電流放大倍數(shù)的非線(xiàn)性所至，對(duì)弱信號(hào)的檢測(cè)不利。故一般在作線(xiàn)性檢測(cè)元件時(shí)，可選擇光敏二極管而不能用光敏三極管。注意事項(xiàng):本實(shí)驗(yàn)中暗電流測(cè)試最高反向工作電壓受儀器電壓條件限制為12V（24V），硅光敏二極管暗電流很小，雖然提高了反向電壓，但還是有可能不易測(cè)得。測(cè)試光電流時(shí)要緩慢地改變光照度，以免測(cè)試電路中的微安表指針打表，如微安表量程

20、不夠大，可選用萬(wàn)用表的200mA電流檔。Harbin Institute of Technology實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)： 光電信號(hào)檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)題目： 光電池特性測(cè)試 班 級(jí)： 1021102 姓 名： 張居旺 學(xué) 號(hào)： 1102100501 同 組 人： 李偉 張文紅 張春雨 趙爽 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 電機(jī)樓10008室 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2013 年 5 月 11 日實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 教師評(píng)語(yǔ)：實(shí)驗(yàn)四 光電池特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理:光電池的結(jié)構(gòu)其實(shí)是一個(gè)較大面積的半導(dǎo)體PN結(jié)，工作原理是光生伏特效應(yīng),當(dāng)負(fù)載接入PN兩極（電路中的E）后即得到功率輸出。在一定光照度下，硅光電池的伏安特性呈非線(xiàn)性。 圖7-2 硅光電池伏安特性

21、曲線(xiàn) 圖7-3硅光電池光照特性曲線(xiàn)當(dāng)光照射硅光電池的時(shí)候，將產(chǎn)生一個(gè)由N區(qū)流向P區(qū)的光生電流；同時(shí)由于PN結(jié)二極管的特性，存在正向二極管管電流，此電流方向與光生電流方向相反。所以實(shí)際獲得的電流為： 式中V為結(jié)電壓，為二極管反向飽和電流，n為理想系數(shù)，表示PN結(jié)的特性，通常在1和2之間，為波爾茲曼常熟，T為絕對(duì)溫度。短路電流是指負(fù)載電阻相對(duì)于光電池的內(nèi)阻來(lái)講是很小的時(shí)候的電流。在一定的光照度下，當(dāng)光電池被短路時(shí)，結(jié)電壓V為0，從而有：負(fù)載電阻在20歐姆以下時(shí)，短路電流與光照有比較好的線(xiàn)性關(guān)系，負(fù)載電阻過(guò)大，則線(xiàn)性會(huì)變壞。開(kāi)路電壓則是指負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于光電池的內(nèi)阻時(shí)硅光電池兩端的電壓，而當(dāng)硅光電池的

22、輸出端開(kāi)路時(shí)有，由（3）（4）式可得開(kāi)路電壓為：圖7-3為硅光電池的光照特性曲線(xiàn)。開(kāi)路電壓與光照度之間為對(duì)數(shù)關(guān)系，因而具有飽和性。因此，把硅光電池作為敏感元件時(shí)，應(yīng)該把它當(dāng)作電流源的形式使用，即利用短路電流與光照度成線(xiàn)性的特點(diǎn)，這是硅光電池的主要優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)所需器件: 兩種光電池、各類(lèi)光源、實(shí)驗(yàn)選配電路、電壓表（萬(wàn)用表）自備、微安表（毫安表）、激光器、照度計(jì)（用戶(hù)選配）實(shí)驗(yàn)步驟:圖7-1為光電池結(jié)構(gòu)原理及測(cè)試電路，圖中E為光電池。1. 光電池短路電流測(cè)試：光電池的內(nèi)阻在不同光照時(shí)是不同的，所以在測(cè)得暗光條件下光電池的內(nèi)阻后（圖7-1左）,應(yīng)選用相對(duì)小得多的負(fù)載電阻。(這樣所測(cè)得的電流近似短路電流

23、)，試用阻值為1、5、10、20、30或更大的負(fù)載電阻接入測(cè)試電路。打開(kāi)光源，在不同的距離和角度照射光電池，記錄光電流的變化情況，可以看出，負(fù)載電阻越?。ㄐ∮?0歐姆），光電流與光強(qiáng)的線(xiàn)性關(guān)系就越好。我們組選取了三組電阻：10，20，52來(lái)進(jìn)行光電池短路電流測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：負(fù)載電阻RL=10照度最弱很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)最強(qiáng)光電流（mA）332365395413431441452負(fù)載電阻RL=20照度最弱很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)最強(qiáng)光電流（mA）336366399415433442453負(fù)載電阻RL=52照度最弱很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)最強(qiáng)光電流（mA）340367395414431442452圖(

24、a)光電流與光強(qiáng)曲線(xiàn)（其中08分別代表光強(qiáng)相對(duì)大小強(qiáng)度，分別對(duì)應(yīng)光強(qiáng)最弱，很弱，較弱，中等，較強(qiáng)，很強(qiáng)，最強(qiáng)）結(jié)果：雖然所加負(fù)載電阻阻值不同，但是光電二極管的光照特性曲線(xiàn)大致形狀都是一樣的，本實(shí)驗(yàn)由于沒(méi)拿光度計(jì)對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行定量的變化，只能對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行一個(gè)模糊的變化描述，所以得到的曲線(xiàn)并不是很準(zhǔn)確，正確的曲線(xiàn)應(yīng)該是呈較嚴(yán)格的線(xiàn)性，且隨負(fù)載電阻越小線(xiàn)性越明顯，但是我們的實(shí)驗(yàn)中難以得到這個(gè)結(jié)論，這是我們的不足之處。2. 光電池光電特性測(cè)試：光電池的光生電動(dòng)勢(shì)與光電流和光照度的關(guān)系為光電池的光電特性。用遮光罩蓋住光電器件模板，用電壓表或4 1/2位萬(wàn)用表測(cè)得光電池的電勢(shì)，取走遮光罩，打開(kāi)光源燈光，

25、改變燈光投射角度與光電池的距離，即改變光電池接收的光通量，測(cè)量光生電動(dòng)勢(shì)與光電流的變化情況，并將測(cè)試數(shù)據(jù)填入下表：照度很弱較弱中等較強(qiáng)很強(qiáng)光生電勢(shì)150344368398424光電流0.116.933.583.4100.1圖(b)光電池特性曲線(xiàn)圖結(jié)果：可以看出，它們之間的關(guān)系是非線(xiàn)性的，初始階段光照不強(qiáng)，光照特性曲線(xiàn)呈類(lèi)線(xiàn)性變化，但當(dāng)達(dá)到一定程度的光強(qiáng)后，開(kāi)路電壓就趨于飽和了。 由于我們測(cè)的點(diǎn)數(shù)不夠，因此實(shí)驗(yàn)存在誤差。 3. 硅光電池的伏安特性測(cè)試按照?qǐng)D7-1所示連接好實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，其中負(fù)載電阻用選配單元中的可調(diào)電阻(從0調(diào)至5K),由實(shí)驗(yàn)者自行連接到電路中。光源用白熾燈燈，分別選用“弱光”、“中

26、光”和“強(qiáng)光”三種照度。將可調(diào)光源打開(kāi)，每次在一定的照度下，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)選配單元中的可調(diào)電阻并用萬(wàn)用表確定阻值，然后測(cè)出一組硅光電池的開(kāi)路電壓UOC和取樣電阻R1兩端的電壓UR1,則光電流 I=UR1/R1(R1為取樣電阻的阻值)，改變負(fù)載電阻，測(cè)出盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以繪出完整的伏安特性曲線(xiàn),然后再另兩種光照度下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。硅光電池伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度：弱 ）Rx1（歐姆）0.260.330.540.700.851.021.30UOC（mV）414.9404.8374.7354.2334.9314.8284.7UR1（mV）40.150.280.3100.8120.1140.2170.3光電

27、流148.9148.4146.2143.8141.0137.4130.8Rx1（歐姆）1.522.022.512.833.023.26 3.56UOC（mV）264.1224.9195.8180.6144.5114.8114.8UR1（mV）190.9230.1259.2274.4310.5340.2378.3光電流125.5113.4102.996.881.166.440.4硅光電池伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度：中 ）Rx1（歐姆）0.230.300.380.590.730.921.14UOC（mV）399.9380.5359.8307.6279.1241.7205.3UR1（mV）70.189

28、.5110.2162.4190.9228.3264.7光電流297.1291.5285.7270.7261.7248.0231.8Rx1（歐姆）1.381.621.952.282.493.054.72UOC（mV）178.6147.3120.8100.289.968.734.1UR1（mV）291.4322.7349.2369.8380.1401.3435.9光電流217.7198.1178.7161.5152.2131.392.2硅光電池伏安特性測(cè)試數(shù)據(jù)表（照度： 強(qiáng) ）Rx1（歐姆）0.1810.3180.4800.8020.9341.1631.68光電流57954250444640035

29、2300UR1（mV）98.3160.9220.6300.1321.5349.3365.2Rx1（歐姆）1.972.672.973.254.275.235.97光電流263231206188164140117UR1（mV）387.4400.1420.5426.4430.8442.3449根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出硅光電池的伏安特性曲線(xiàn)。結(jié)果：隨著R1兩端電壓增加，光電流不斷減小，電壓越大，減小的趨勢(shì)越明顯，即曲線(xiàn)的曲率增加，不同光照強(qiáng)度，光電流值也不同，光照越強(qiáng)，光電流值越大。當(dāng)光電池負(fù)載為電阻時(shí)，光照射下的光電池的輸出電壓與電流的關(guān)系，見(jiàn)圖7-3。曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)值為光電池開(kāi)路電壓值，縱坐標(biāo)為短路電流值。

30、當(dāng)接入負(fù)載電阻RL時(shí)，負(fù)載線(xiàn)RL與伏安特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)為工作點(diǎn)，此時(shí)光電池的輸出電流與電壓的乘積為光功率。在上述試驗(yàn)中，分別測(cè)得在不同負(fù)載條件下，光電池的輸出功率，求得最佳工作點(diǎn)。Rx1（千歐）0.260.330.540.700.851.021.301.522.022.512.833.023.26 3.56光功率（mW）照度：弱0.0060 0.0074 0.0117 0.0145 0.0169 0.0193 0.0223 0.0240 0.0261 0.0267 0.0266 0.0252 0.0226 0.0153 Rx1（千歐）0.230.300.380.590.730.921.141.3

31、81.621.952.282.493.054.72光功率（mW）照度：中0.0208 0.0261 0.0315 0.0440 0.0500 0.0566 0.0614 0.0634 0.0639 0.0624 0.0597 0.0579 0.0527 0.0402 Rx1（千歐）0.1810.3180.4800.8020.9341.1631.681.972.672.973.254.275.235.97光功率（mW）照度：強(qiáng)0.0569 0.0872 0.1112 0.1338 0.1286 0.1230 0.1096 0.1019 0.0924 0.0866 0.0802 0.0707 0.

32、0619 0.0525 照度弱時(shí)：R=2.51k得到最大光功率P=0.0267mW照度中時(shí)：R=1.62k得到最大光功率P=0.0639mW照度強(qiáng)時(shí)：R=0.8k得到最大光功率P=0.1338mW將光電池分別串、并聯(lián)，測(cè)出其工作性能與輸出功率，并得出定性的結(jié)論。注意事項(xiàng): 光電池串、并聯(lián)時(shí)請(qǐng)注意電壓極性，以免電壓相互抵消或短路。Harbin Institute of Technology實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)： 光電信號(hào)檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)題目： 光柵衍射實(shí)驗(yàn)光柵距 的測(cè)定與測(cè)距實(shí)驗(yàn) 班 級(jí)： 1021102 姓 名： 張居旺 學(xué) 號(hào)： 1102100501 同 組 人： 李偉 張文紅 張春雨 趙爽 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

33、： 電機(jī)樓10008室 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2013 年 5 月 11 日實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 教師評(píng)語(yǔ)：實(shí)驗(yàn)五 光柵衍射實(shí)驗(yàn)光柵距的測(cè)定與測(cè)距實(shí)驗(yàn)（一）光柵距的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤鈻诺慕Y(jié)構(gòu)及光柵距的測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)所需部件：光柵、激光器、直尺與投射屏（自備）。實(shí)驗(yàn)步驟：1、 激光器放入光柵正對(duì)面的激光器支座中，接通激光2、 電源后調(diào)節(jié)上下左右位置使光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)光柵組中點(diǎn)后3、 用緊定螺絲固定。4、 在光柵后方安放好投射屏，觀察到一組有序排列的衍射光斑，與激光器正對(duì)的光斑為中央光斑，依次向兩側(cè)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)衍射光斑。如圖20-1所示。請(qǐng)觀察光斑的大小及光強(qiáng)的變化規(guī)律。5、 根據(jù)光柵衍射規(guī)律，光柵距D與激光波長(zhǎng)、衍射距離L、中央光斑與一級(jí)光斑的間距S存在下列的關(guān)系：（式中單位：L、S為mm，為nm, D為m）根據(jù)此關(guān)系式，已知固體激光器的激光波長(zhǎng)為650nm，用直尺量得衍射距離L、光斑距5、即可求得實(shí)驗(yàn)所用的光柵的光柵距。6、 嘗試用激光器照射用做莫爾條紋的光柵，測(cè)定光柵距，了解光斑間距與光柵距的關(guān)系。7、 將激光器換成激光教鞭