光敏傳感器基本特性及應(yīng)用研究指導(dǎo)書

1、實驗5.10 光敏傳感器的基本特性與應(yīng)用研究凡是能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器稱為光敏傳感器，也稱為光電式傳感器，它可用于檢測直接由光強(qiáng)度變化引起的非電量，如光強(qiáng)、光照度等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其它非電量，如零件直徑、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物體形狀、工作狀態(tài)識別等。光敏傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因而在工業(yè)自動控制及智能機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。光敏傳感器的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。在光輻射作用下電子逸出材料的表面，產(chǎn)生光電子發(fā)射稱為外光電效應(yīng)，或光電子發(fā)射效應(yīng)，基于這種效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。電子并不逸出材料

2、表面的則是內(nèi)光電效應(yīng)（包括光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)）。也即半導(dǎo)體材料的許多電學(xué)特性都因受到光的照射而發(fā)生變化。幾乎大多數(shù)光電控制應(yīng)用的傳感器都是基于內(nèi)光電效應(yīng)的器件，通常有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、硅光電池等。本實驗主要是研究光敏電阻、硅光電池、光敏二極管、光敏三極管等光敏傳感器的伏安特性和光照特性，及兩個具體應(yīng)用電路。1.光敏傳感器的基本特性光敏傳感器的基本特性包括：伏安特性、光照特性、光譜特性、溫度特性、頻率特性、暗電阻、亮電阻、響應(yīng)時間等。掌握光敏傳感器基本特性的測量方法，為合理應(yīng)用光敏傳感器打好基礎(chǔ)。伏安特性：光敏傳感器在一定的入射光照度下，光敏元件的電流與所加電壓之間的關(guān)系稱

3、為光敏器件的伏安特性。改變照度則可以得到一簇伏安特性曲線。它是傳感器應(yīng)用設(shè)計時的重要依據(jù)。光照特性：光敏傳感器的光譜靈敏度與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系稱為光照特性，有時光敏傳感器的輸出電壓或電流與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系也稱為光照特性，光照特性是光敏傳感器應(yīng)用設(shè)計時選擇參數(shù)的重要依據(jù)之一。2.光敏傳感器的應(yīng)用運用掌握了其基本特性的光敏傳感器設(shè)計兩個應(yīng)用電路，如測光強(qiáng)電路、光傳輸電路等，并用面包板裝調(diào)該電路，檢驗所設(shè)計電路的功能。3.這是一組綜合性設(shè)計性實驗，可由下列分項實驗組成。（1） 光敏電阻的基本特性測量與研究。（2） 硅光電池的基本特性測量與研究。（3） 在接線板上組裝光敏電阻與光電池的應(yīng)用電路，并給

4、予解釋。參考文獻(xiàn)：1、 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分（第五版）M 北京. 高教出版社 2006、12、 孫運旺 傳感器技術(shù)與應(yīng)用 M 杭州 浙江大學(xué)出版社 2006、93、 孫健民 傳感器技術(shù) M 北京 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社 2005、104、 陳振官 陳宏威等 光電子電路及制作實例 M 北京國防工業(yè)出版社 2006、1實驗5.10.1 硅光電池基本特性的測量硅光電池是目前廣泛使用的光敏傳感器之一。它工作時不需要外加電源，而能直接把光能轉(zhuǎn)換為電能。光電池的各類很多，常見的有硒、鍺、硅、砷化鎵等，其中最重要的是硅光電池，它有一系列的優(yōu)點：性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、轉(zhuǎn)換效率

5、高、能耐高溫輻射。同時，硅光池的光譜靈敏度與人眼的靈敏度較為接近，因此，其有廣泛應(yīng)用。它的缺點是響應(yīng)時間較長。本實驗僅對硅光電池的基本特性和應(yīng)用作初步了解與研究?！緦嶒?zāi)康摹?. 了解光電池的基本特性，測量出光照特性曲線。2掌握電子電路中的基本測量方法?！緦嶒炘怼?1.硅光電池的照度特性 硅光電池是屬于一種PN結(jié)的單結(jié)光電池，它由半導(dǎo)體硅中摻入一定的微量雜質(zhì)而制成。當(dāng)光照射在PN結(jié)上時，由光子所產(chǎn)生的電子與空穴將分別向P區(qū)和N區(qū)集結(jié)，使PN結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動勢。這一現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)（屬內(nèi)光電效應(yīng)）。（1）硅光電池的短路電流與照度關(guān)系當(dāng)光照射硅光電池的時候，將產(chǎn)生一個由N區(qū)流向P區(qū)的光生電

6、流Iph；同時由于PN結(jié)二極管的特性，存在正向二極管管電流ID，此電流方向從P區(qū)到N區(qū)，與光生電流相反。因此，實際獲得的電流為： (1)式中V為結(jié)電壓，IO為二極管反向飽和電流，Iph是與入射光的光強(qiáng)成正比的光生電流，其比例系數(shù)與負(fù)載電阻大小以及硅光電池的結(jié)構(gòu)和材料的特性有關(guān)。n為理想系數(shù)，是表示PN結(jié)的特性的參數(shù)，通常在1和2之間，KB為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對溫度。在一定的照度下，當(dāng)硅光電池被短路（負(fù)載電阻為零），V=0,由（1）式可得到短路電流 （2）硅光池短路電池與照度特性見圖5.10.2b.這里所說的短路電流，是指在一定光照下，負(fù)載電阻相對于光電池的內(nèi)阻來講是很小的時候的電流。負(fù)載電阻

7、在時，短路電流與光照有比較好的線性關(guān)系，負(fù)載電阻過大，則線性會變壞。 圖5.10.1b 硅光電池的光照特性曲線圖5.10.1a 硅光電池的伏安特性（2） 硅光電池的開路電壓與照度的關(guān)系開路電壓則是指在一定光照下，負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于光電池內(nèi)阻時硅光電池兩端的電壓。當(dāng)硅光電池的輸出端開路時，有I=0，由（1）、（2）式可得開路電壓為： （3） 硅光電池的開路電壓與照度特性曲線見圖5.10.2b.由圖5.10.1b可看出，開路電壓與光照度之間為對數(shù)關(guān)系，因而具有飽和性。因此，硅光電池作為敏感元件時，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性的特點，這是硅光電池的主要優(yōu)點。2.硅光電池的伏

8、安特性圖5.10.1a為硅光電池的伏安特性曲線。在一定的光照度下，硅光電池的伏安特性呈非線性?！緦嶒瀮x器】JK-30型實驗電源，光學(xué)暗筒，四位半數(shù)字萬用表，硅光電池，電阻?！緦嶒瀮?nèi)容與步驟】硅光電池的基本特性測試實驗中對應(yīng)的光照強(qiáng)度均為相對光強(qiáng)，可以通過改變點光源電壓或改變點光源到光敏電阻之間的距離來調(diào)節(jié)相對光強(qiáng)。光源電壓的調(diào)節(jié)范圍在012V，光源和傳感器之間的距離調(diào)節(jié)有效范圍為:0200mm。 1.光學(xué)暗筒內(nèi)光照度的標(biāo)定圖4.5.2 暗筒照度定標(biāo)為消除雜散光對實驗的影響，實驗時照明光路是置于暗筒中進(jìn)行。光學(xué)暗筒的結(jié)構(gòu)：一端有光敏元件的安裝蓋，用統(tǒng)一大小的元件接插件固定在插口上，用導(dǎo)線引入電路

9、，另一端是裝有白熾燈的可移動桿，桿身標(biāo)有刻度，可以調(diào)節(jié)并讀取光源與光電元件的距離，以改變它們之間的相對照度。由于燈泡參數(shù)不可能完全一致，實驗前根據(jù)電路圖4.5.2，通過調(diào)節(jié)加在燈泡兩端的電壓，可改變白熾燈的亮度，直至達(dá)到硅光電池模塊標(biāo)薟紙上廠方所標(biāo)定照度數(shù)據(jù)（0cm處照度），則校準(zhǔn)了一個相對照度。表4.5.1 拉桿刻度同光照度對照表 刻度0123456789照度2700120067543230022016913310889刻度10111213141516171819照度75645548423733302724注：刻度數(shù)是指燈桿上刻度數(shù)，白熾燈到硅電池間實際距離為：。處的照度由距離平方反比律計算

10、。2.硅光電池的伏安特性測量（略）3. 硅光電池的光照特性測量實驗電路見圖5.10.1.c。圖中開關(guān)K是一只單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)它撥向0位置時，為測量光電池開路電壓；當(dāng)它撥向1位置時為測量取樣電阻R上的電壓，從而計算出光電池的短路電流。對光照暗筒內(nèi)光照度進(jìn)行標(biāo)定。由于硅光電池的短路電流隨照度的變化太大，從而給測量帶來困難，本實驗采用測量取樣電阻（10.00）上的電壓來代替此時的短路電流測量。（1）調(diào)至一定的照度下(見表5，移動燈桿)，測出該照度硅光電池的開路電壓UOC和取樣電阻R兩端的電壓 (計算短路電流用)。短路電流即為光電流（近似值，為取樣電阻）。（2）逐步改變光照度（位），重復(fù)測出開路電壓和

11、取樣電阻R兩端的電壓 。圖5.10.1.c 硅光電池光照特性測量電路【數(shù)據(jù)記錄及處理】記錄光電池的光照特性測量數(shù)據(jù)，繪出光照特性曲線，用曲線表示結(jié)果。表1 硅光電池的光照特性測量記錄表拉桿刻度數(shù)(cm)01234567911照度開路短路 【注意事項】 光敏傳感器感應(yīng)光照在時間上有遲后現(xiàn)象，即光敏傳感器的“響應(yīng)時間”（或稱弛豫時間），測試時應(yīng)待穩(wěn)定后再讀數(shù)?！绢A(yù)習(xí)思考題】1、為什么可以通過測量取樣電阻的電壓值得到此時的短路電流值？2、實驗時光源的相對強(qiáng)度發(fā)生了變化，對測量結(jié)果有何影響？3、硅光電池的輸出與入射光照射瞬間有沒有滯后現(xiàn)象？實驗中能發(fā)現(xiàn)嗎？光電池簡介硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的

12、半導(dǎo)體器件。其核心部分是一個大面積的PN結(jié)。在入射光的照射下，產(chǎn)生光生電動勢光生伏特效應(yīng)（屬內(nèi)光電效應(yīng)）。例如，國產(chǎn)2CR型硅光池（由N型單晶硅制造）在100m W/cm2的入射光強(qiáng)下，開路電壓為450600mV，短路電流為1630mA，轉(zhuǎn)換效率為6-12 。為了減少光線在硅光池表面的反射，在它的表面蒸有一層藍(lán)色的一氧化硅抗反射膜，使反射系數(shù)由3039下降到7，提高了轉(zhuǎn)換效率。硅光電池作光控或光強(qiáng)測量元件時，應(yīng)利用其短路電流與光照度成線性的特點，這是硅光電池的主要優(yōu)點。 使用硅光電池時應(yīng)注意以下幾項：（1）光電池的輸出特性與負(fù)載有關(guān)。在一定光照條件下，當(dāng)負(fù)載很小時，硅光電池輸出電流趨近于短路電

13、流，輸出電壓則趨近開路電壓。因此 ，在使用硅光電池時，只在確定好負(fù)載電阻為某地數(shù)值時，才能獲得最大功率輸出。（2）硅光電池可以串并聯(lián)使用，以滿足所需要的電壓或電流值。（3）硅光電池的表面有一層抗反射膜，使用時應(yīng)避免損傷其表面，如表面出現(xiàn)污垢，可用酒精棉球輕輕擦拭。（4）使用時，硅光電池不應(yīng)受外界環(huán)境干擾，以免產(chǎn)生誤動信號。附錄：光功率與光度學(xué)的單位光度學(xué)討論的內(nèi)容僅是可見光的傳播與量度，因此光度學(xué)的單位必須考慮人眼的響應(yīng)包含了生理因素。1.光功率：光波（行波）是光能流，若空間有一指定的面積為A的截面，每秒射到A的光能，叫做作用于A的光功率，光功率的單位是W(瓦)。2.視見函數(shù)：光波作用于人的眼

14、睛，使人有顏色感和亮暗感，“色”是視覺對光波的頻率（波長）的響應(yīng)；“亮”是視覺對通過瞳孔的光功率的響應(yīng)。但是亮度是人的主觀感受，亮的感受因人而異，而且與光波的頻率（波長）有關(guān)，經(jīng)過對大量視覺正常的人的測試統(tǒng)計，得到在光功率相同時，對不同波長的光感覺到的相對亮度曲線，叫做視見函數(shù)。在較明亮的環(huán)境中，人眼對波長為0.555m的綠光最敏感，因而把這種光的視見函數(shù)值規(guī)定為1。一般人能感受的波長（可見光）范圍大致在0.4m0.75m之間。3.光度學(xué)單位： 光度學(xué)的單位是用來描述人的視覺感受的單位，因而與通常所說的物理學(xué)單位不同。例如，在物理學(xué)中描述光的能流通量的物理量是光功率，它的單位是W。但因人的亮暗

15、感與照明光的波長有關(guān)，不能用能流通量表示人的視覺的感受。為了把光功率與人的視覺聯(lián)系起來，定義描述視覺感受到的光功率的量，叫做光通量，單位為流明（lumen）,記作lm。流明的定義是：1W0.555m波長的光的光通量等于683lm。0.555m波長的光，就是在明亮環(huán)境中視見函數(shù)值等于1的光。對于波長為0.555m的光，光通量與光功率的數(shù)值之比，叫做最大光視效能，記作KM: KM = 683lm/W 對于波長為的光波，若視見函數(shù)為V（），則光視效能為K()=KMV() 常用的照明光有連續(xù)的光譜，若在波長為至d區(qū)間中的光功率為P()d,則光功率為光通量為 一個被光照射的面,其照明的情況用照度來描述，

16、若面元dA上的光通量為d，則此面元上的照度為EV= d/dA 照度的單位叫勒克斯（lux）記作lx: 1lx= 1 lm/m2為了說明光源的照明作用，需要描述光源的參量。光源可分為兩種：一種是線度足夠小的光源，叫做點光源； 另一種是光源在一個較大的面上輻射光波，叫做面光源。描述點光源的參量叫做發(fā)光強(qiáng)度。若在點光源為原點的r方向上有立體角d，點光源在此立體角內(nèi)輻射的光通量為 d，則光源在r方向的發(fā)光強(qiáng)度為 IV = d/d發(fā)光強(qiáng)度的單位叫做坎德拉（candela），記作cd. 1cd=1lm/1sr其中sr為球面度。 面光源又叫做擴(kuò)展光源，描述面光源的參量叫做光度學(xué)亮度，簡稱亮度。設(shè)面光源的面積

17、為A，法線方向的單位矢量為en，矢量r與en的夾角為，迎著r的方向觀察，光源的面積（投影面積）為Ar： Ar=Acos若在r方向的立體角為d，在此立體角內(nèi)面光源輻射的光通量為d，則面光源在方向的亮度為 亮度單位名稱是坎德拉每平方厘米，記為cd/cm2. 在流明、勒克斯、坎德拉等光度學(xué)單位中，可選擇一個為基本單位，其它兩個為導(dǎo)出單位，國際單位制（SI）規(guī)定坎德拉為基本單位。1979年第16屆國際計量大會重新定義了“坎德拉”，規(guī)定：頻率為540*1012HZ的單色輻射，在給定方向上的輻射強(qiáng)度為（1/683）W/sr，則在此方向的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。定義中540*1012HZ 輻射的波長接近0.555

18、m，它是人眼感覺最靈敏的波長。摘自：光學(xué) 王 楚 湯俊雄 北京大學(xué)出版社 2001、7實驗5.10.2光敏電阻基本特性的測量 光敏傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，也稱為光電傳感器，它可用于檢測直接引起光強(qiáng)度變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其它非電量，如零件直徑、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物體形狀、工作狀態(tài)識別等。光敏傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因而在工業(yè)自動控制及智能機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用?！緦嶒?zāi)康摹?. 了解光敏電阻的基本特性，測出它的伏安特性曲線和光照特性曲線。2. 掌握電子技術(shù)中的測量方法?！緦嶒炘怼?.

19、光敏電阻的工作原理在光照作用下能使物體的電導(dǎo)率改變的現(xiàn)象稱為光生電導(dǎo)效應(yīng)（屬于內(nèi)光電效應(yīng)）。大多數(shù)光電控制應(yīng)用的傳感器，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、硅光電池等都是內(nèi)光電效應(yīng)傳感器。對于光敏電阻來說，當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時，固體材料吸收的能量使部分價帶電子遷移到導(dǎo)帶，同時在價帶中留下空穴，這樣由于材料中載流子個數(shù)增加，使材料的電導(dǎo)率增加，電導(dǎo)率的改變量為： (4.5.1)(4.5.1) 式中為電荷量，空穴濃度的改變量，電子濃度的改變量，為空穴的遷移率，為電子的遷移率。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，光電流為 (4.5.2)（4.5.2）式中為與光電流垂直的截面積，為電極間的距離。 用于制造光敏電阻

20、的材料主要有金屬的硫化物、硒化物和銻化物等半導(dǎo)體材料，目前生產(chǎn)的光敏電阻主要是硫化鎘，光敏電阻具有靈敏度高、光譜特性好、使用壽命長、穩(wěn)定性能高、體積小以及制造工藝簡單等特點，被廣泛地用于自動化技術(shù)中。2. 光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性包括伏安特性、光照特性、光電靈敏度、光譜特性、頻率特性和溫度特性等，本實驗主要研究光敏電阻的伏安特性和光照特性。圖4.5.1a 光敏電阻的伏安特性曲線圖4.5.1b 光敏電阻的光照特性曲線2.1 伏安特性光敏傳感器在一定的入射光強(qiáng)照度下，光敏元件的電流與所加電壓之間的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。改變照度則可以得到一組伏安特性曲線，它是傳感器應(yīng)用設(shè)計時選擇電

21、參數(shù)的重要依據(jù)。某種光敏電阻的伏安特性曲線如圖4.5.1a所示。從光敏器件的伏安特性可以看出，光敏電阻類似一個純電阻，其伏安特性線性良好。2.2 光照特性光敏傳感器的光譜靈敏度與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系稱為光照特性，有時光敏傳感器的輸出電壓或電流與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系也稱為光照特性，它也是光敏傳感器應(yīng)用設(shè)計時選擇參數(shù)的重要依據(jù)之一。某種光敏電阻光照特性如圖4.5.1b、所示。 從光敏器件的光照特性可以看出光敏電阻的光照特性呈非線性，一般不適合作線性檢測元件，這是光敏電阻的缺點之一。所以在自動控制中光敏電阻常用作開關(guān)量的光電傳感器使用?！緦嶒瀮x器】JK-30型實驗電源，光學(xué)暗筒，數(shù)字萬用表，光敏傳感器件

22、?！緦嶒瀮?nèi)容與步驟】實驗中對應(yīng)的光照強(qiáng)度均為相對光強(qiáng)，可以通過改變點光源電壓或改變點光源到光敏電阻之間的距離來調(diào)節(jié)相對光強(qiáng)。光源電壓的調(diào)節(jié)范圍在012V，光源和傳感器之間的距離調(diào)節(jié)有效范圍為:0200mm。 1.光學(xué)暗筒內(nèi)光照度的標(biāo)定參見”實驗5.10.1硅光電池基本特性的測量”中的內(nèi)容。2光敏電阻特性實驗按電路圖4.5.3接好實驗線路，光源用白熾燈，將光敏電阻（LDR）置于光學(xué)暗筒中，電阻等元件插在九孔板中，電源由JK-30型光電傳感器實驗電源提供。使用萬用表測量光敏電阻的暗電阻和亮電阻并記錄。圖4.5.3 光敏電阻測試電路LDR光敏電阻VR1=1k偏置電壓+2V+12V2.1光敏電阻伏安特

23、性測試 用數(shù)字萬用表測光敏電阻在實驗室燈光下的亮電阻，在暗筒中的暗電阻。 調(diào)節(jié)光源到光敏電阻之間的距離，將光源調(diào)至標(biāo)定的照度，在此光照的條件下，改變光敏電阻電路的偏置電壓，測出電阻兩端電壓，則電流，測量6個不同偏置電壓下的，記到數(shù)據(jù)表4.5.2。 改變照度重復(fù)上述過程（不少于三次）。2.2. 光敏電阻的光照特性測試實驗（按圖4.5.3連接線路） 在一定的外加偏置電壓下（如），通過改變光源同光敏電阻之間距離，測出光敏電阻在相對光照強(qiáng)度下兩端電壓，則電流，記到數(shù)據(jù)表4.5.3。 改變外加偏置電壓重復(fù)上述過程（不少于三次）?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】1. 記錄光敏電阻伏安特性測試數(shù)據(jù)，繪出伏安特性曲線。表4

24、.5.2 光敏電阻伏安特性測試數(shù)據(jù)表 暗電阻： 室內(nèi)光線下電阻： 刻度/cm（）偏置電壓246810122. 記錄光敏電阻光照特性測試數(shù)據(jù)，繪出光照特性曲線。表4.5.3光敏電阻光照特性測試數(shù)據(jù)表偏置電壓拉桿刻度/cm0135791113151719光照U=8 -【注意事項】 光電傳感器感應(yīng)光照在時間上有滯后現(xiàn)象，即光電傳感器的“響應(yīng)時間”（或稱弛豫時間），測試時應(yīng)待穩(wěn)定后再讀數(shù)?！舅伎碱}】1. 驗證光照強(qiáng)度與距離的平方成反比（把實驗裝置中的燈泡近似為點光源）。2. 使用數(shù)字萬用表作為測量儀器時，是否需要考慮其內(nèi)阻，為什么？3. 根據(jù)測量結(jié)果，總結(jié)光敏電阻的伏安特性和光照特性。 半導(dǎo)體光敏電阻

25、簡介光敏電阻對光的變化非常敏感，在光的照射下，阻值會明顯變小，因此，又稱為光電導(dǎo)器件。制作光敏電阻的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硫化鎘、硫化鉛、銻化銦等。常用的對可見光敏感的是硫化鎘光敏電阻。例如，國產(chǎn)625-A型硫化鎘光敏電阻，有光照時電阻值可以小于50k，無光照時電阻值可大到50M；625-B型硫化鎘，有光照時電阻值小于500K，無光照時電阻值大于5M。對紅光敏感的是硫化鉛光敏電阻，用來對紅外光進(jìn)行探測的是銻化銦光敏電阻。實驗5.10.3 光敏器件應(yīng)用電路（例）這里組織了光敏電阻測光、光控閃爍、變音裝置、測光報警裝置、光纖通訊等電路，供同學(xué)們實驗時參考及試做。實驗器材：JK7實驗電源（信號源）（0

26、15V可調(diào)）、九孔接線板、光敏傳感元件、半導(dǎo)體三極管、LED、電阻及電容等。1、光敏電阻測光電路1.1測光電路測光電路見圖1.1。由光敏電阻和VT1、T2等元件組成，VT1、VT2構(gòu)成施密特觸發(fā)電路，當(dāng)讀寫光照度正常（大于100 lx）時，光敏電阻受光照射呈低電阻，使VT1導(dǎo)通，VT2截止，LED不亮；當(dāng)光照度不足時，光敏電阻阻值變大，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，VT1截止而VT2導(dǎo)通，于是LED(紅)發(fā)光，表示光照不足需增加亮度保護(hù)視力。 調(diào)節(jié)時，用標(biāo)準(zhǔn)光照度計，使光照為100 lx，調(diào)節(jié)BP使LED剛好熄滅即可。 光敏電阻可選用MG44-3型，要求亮阻小于5K歐，暗阻大于1M。VT1和VT2選用90

27、15。實驗要求：圖1.1 測光電路（1）搭接出電路，實現(xiàn)測光電路的功能。（2）用數(shù)字萬用表電壓擋測量表1.1中的各個量值。 表1.1光強(qiáng)100 lx光強(qiáng)100 lxVT1 基極電壓（V）LED + 端電壓（V）圖1.2 電子測光儀電路（圖中兩只三極管均是9015）1.2電子測光儀 電子測光儀電路如圖1.2。當(dāng)光線處于某一亮度，光敏電阻RL的阻值恰好等于10K時，兩只晶體管偏壓相等，紅、綠發(fā)光二極管均亮。當(dāng)光線變暗時，光敏電阻的阻值將變得很大，VT1的Ube上升，使VT1導(dǎo)通，紅色發(fā)光二極管發(fā)光。此時，通過R2的電流增大，導(dǎo)致Ue的電位降低，VT2的Ube下降，導(dǎo)致VT2截止，綠色發(fā)光二極管不亮

28、。反之則相反。此電路可測量光的變化，適用于光控、指示、測光等。實驗要求：（1）搭接出電路，實現(xiàn)測光儀的功能。（2）用數(shù)字萬用表電壓擋測量表1.2中的各個量值。表1.2LED紅光紅、綠LED發(fā)光LED綠光VT1基極電壓（V）2、光控閃爍、變音裝置圖2.1 光控閃光燈電路2.1光控閃光燈電路 光控閃光燈電路見圖2.1。光線的亮度大時，光敏電阻阻值很小，三極管飽和導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管被點亮；光線較暗時，光敏電阻阻值變大，兩只三極管輪流導(dǎo)通，發(fā)光二極管紅光閃亮。其中L的阻值變大，閃光速度加快，閃光速度還與和C的容量有關(guān)，容量越小，閃光速度越快。實驗要求：（1）搭接出電路，實現(xiàn)電路的功能。（2）

29、用數(shù)字萬用表電壓擋測量表2.1中的各個量值。 表 2.1光線強(qiáng)（LED常亮）光線弱（LED閃爍）VT1基極電壓（V）VT2基極電壓（V）圖2.2光控魚缸閃爍燈電路2.2光控魚缸閃爍燈 給客廳中的擺設(shè)金魚缸增加點熱鬧的氣氛。設(shè)計一個光控魚缸閃爍燈裝置，要求客廳光線暗時，燈光閃爍，光線強(qiáng)時停止。 電路見圖2.2。三極管VT1、VT2組成簡單的互補型自激多諧振蕩器，振蕩反饋網(wǎng)絡(luò)由電容C1組成，VT1的基極偏置電路由電阻R1和光敏電阻RL共同構(gòu)成。白天室內(nèi)光線較強(qiáng)時，光敏電阻呈現(xiàn)低電阻，VT1基極處于低電平，VT1、VT2均處于截止?fàn)顟B(tài)，紅光LED不發(fā)光。晚上室內(nèi)光線較弱，光敏電阻的阻值升高，VT1基

30、極電位上升，當(dāng)升至0.65V左右時，振蕩器開始工作，VT2間隙導(dǎo)通與截止，LED就會按間隙振蕩頻率一閃一閃的發(fā)光。 實驗要求：（1）搭接出電路，實現(xiàn)電路的功能。（2）用數(shù)字萬用表電壓擋測量表2.2中的各個量值。 表2.2光線強(qiáng)光線弱（LED閃爍）VT1基極電壓（V）圖2.3 光控變音電路 2.3光控變音電路光控變音電路見圖2.3。晶體管和組成互補型多諧振蕩器，其振蕩頻率主要由光敏電阻的阻值和電容的容量決定。由于的阻值大小隨照射在它上面的光線強(qiáng)弱變化而變化，所以改變的光照強(qiáng)度，即可改變喇叭的發(fā)聲頻率。實驗要求：（1）搭接出電路，實現(xiàn)電路的功能。（2）若將電路中的0.1電容換成1的電容，喇叭中發(fā)出聲音的音調(diào)（對應(yīng)的是頻率）有何變化？試試看。（3）用數(shù)字萬用表電壓擋測量表2.3中的各個量值。 表2.3光線強(qiáng)（100LX）光線弱（100LX）VT1集電極電壓（V）注意：經(jīng)實驗驗證，電路圖中的電源電壓應(yīng)由2.0V改為1.21.5V，若電源電壓高了且光較強(qiáng)時，容易損壞9015三極管。3、測光報警裝置3.1光控防盜報警電路該電路安置在存