實(shí)驗(yàn)一 光電探測(cè)器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)(新)_選擇二種探測(cè)器實(shí)驗(yàn)打印

1、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷綦娮璧陌惦娮琛惦娏鳒y(cè)量實(shí)驗(yàn)1、掌握光敏電阻的暗電流定義及測(cè)量方法。2、理解光敏電阻暗電阻的定義。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏電阻暗電阻、暗電流的測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理光敏電阻在黑暗的室溫條件下，由于熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子使它具有一定的電導(dǎo)，該電導(dǎo)稱為暗電導(dǎo)，其倒數(shù)為暗電阻，一般的暗電導(dǎo)值都很?。ɑ虬惦娮枳柚刀己艽螅?。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻。光敏電

2、阻符號(hào)和連接如圖1-1所示。RE圖1-1光敏電阻的符號(hào)和連接光電特性組件說(shuō)明：光電器件特性測(cè)試模塊主要分為光源驅(qū)動(dòng)、脈沖發(fā)生、負(fù)載三個(gè)單元構(gòu)成。光電組件說(shuō)明如下所示所。光電器件套筒接口圖1-2光電組件接口說(shuō)明五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕”逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D1-3示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處2

3、24V的紅色插孔與電流表“”連接，電流表“”與“光電器件套筒接口”的藍(lán)色插孔連接，公共端黑色插孔與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的黑色插孔相連接。將“光電器件套筒接口”的藍(lán)色及公共端黑色插孔分別連接到電壓表的“”、“”極。（注：光敏電阻對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件端蓋的藍(lán)色和公共端黑色插孔，無(wú)正負(fù)極之分，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨意連接。）224圖1-3光敏電阻暗電流、暗電阻測(cè)量電路2、將主臺(tái)體上的電壓表打至“20V”檔，電流表打至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、打開主臺(tái)體電源開關(guān)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，使電壓表示數(shù)為5V，此時(shí)電流表示數(shù)即為5V偏壓下光敏電阻暗電流值。還可測(cè)試偏壓為10V、15V、20V

4、、24V時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電流U暗值。此時(shí)電流表的讀數(shù)I暗即為暗電流，電壓表讀數(shù)為U暗，通過(guò)R暗=I暗光敏電阻的暗電阻。記錄電流值及電壓值，填入表1：表1光敏電阻暗電流、暗電阻測(cè)量10V15V計(jì)算可得出電壓（V）5V20V24V電流（uA）4、實(shí)驗(yàn)完畢后關(guān)閉主臺(tái)體電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至最小位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、思考題分析光敏電阻的暗電流存在的原因？實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷綦娮璧牧岭娮?、亮電流測(cè)量實(shí)驗(yàn)1、掌握光敏電阻的亮電流定義及測(cè)量方法。2、理解光敏電阻亮電阻的定義。

5、二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏電阻亮電阻、亮電流的測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)有光照射在光敏電阻上時(shí)，它的電導(dǎo)將變大（即電阻變小），這時(shí)的電導(dǎo)稱為光電導(dǎo)。光敏電阻在一定的外加電壓下，有光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流稱為亮電流。外加電壓與亮電流之比稱為亮電阻。光敏電阻符號(hào)和連接如圖2-1所示。R圖2-1光敏電阻的符號(hào)和連接五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕”逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照

6、圖2-2示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL另一端與電流表“”連接，電流表“”與“光電器件套筒接口”的藍(lán)色插孔連接，公共端黑色插孔與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的黑色插孔相連接。將“光電器件套筒接口”的藍(lán)色及公共端黑色插孔分別連接到電壓表的“”、“”極。（注：光敏電阻對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件端蓋的藍(lán)色和公共端黑色插孔，無(wú)正負(fù)極之分，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨意連接。）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）224V調(diào)圖2-2光敏電阻亮電流、亮電阻測(cè)量電路2、

7、電壓表選擇至“20V”檔，電流表選擇至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，至電壓表顯示“10.00”V。6、打開光電器件特性測(cè)

8、試模塊電源開關(guān)，此時(shí)光源指示顯示“0”，按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），調(diào)節(jié)使照度計(jì)顯示“100.0”Lx左右，此時(shí)電流表顯示值即為照度為100Lx，偏壓為10V的亮電流值。電流表的讀數(shù)I亮即為亮電流，電U亮壓表讀數(shù)為U亮，通過(guò)R亮=I亮計(jì)算可得出光敏電阻的亮電阻。還可測(cè)量其它照度下，光敏電阻的亮電流及對(duì)應(yīng)的亮電阻值。7、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉主臺(tái)體電源和光電器件特性測(cè)試模塊電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、思考題光敏電阻的亮電流與那些因素有關(guān)，如何驗(yàn)證？實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)

9、驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)四一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷綦娮璧墓怆娞匦詼y(cè)試實(shí)驗(yàn)1、了解光敏電阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏電阻的光電特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏電阻的光電特性的測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理光敏電阻在黑暗的室溫條件下，由于熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子使它具有一定的電導(dǎo)，該電導(dǎo)稱為暗電導(dǎo)，其倒數(shù)為暗電阻，一般的暗電導(dǎo)值都很小（或暗電阻阻值都很大）。當(dāng)有光照射在光敏電阻上時(shí)，它的電導(dǎo)將變大，這時(shí)的電導(dǎo)稱為光電導(dǎo)。光照量變化越大，電導(dǎo)變化越大，光敏電阻靈敏度就越高，這個(gè)特性就稱為光敏電阻的光電特性，也可定義為光電流與照

10、度的關(guān)系。光敏電阻在弱輻射和強(qiáng)輻射作用下表現(xiàn)出不同的光電特性（線性和非線性），實(shí)際上，它的光電特性可用在“恒定電壓”下流過(guò)光敏電阻的電流IP，與作用到光敏電阻上的光照度E的關(guān)系曲線來(lái)描述，不同材料的光照特性是不同的，絕大多數(shù)光敏電阻光照特性是非線性的。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D4-1示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1

11、RL4）一端連接，RL另一端與電流表“”連接，電流表“”與“光電器件套筒接口”的藍(lán)色插孔連接，公共端黑色插孔與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的黑色插孔相連接。將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色和黑色插孔分別連接到電壓表的“”、“”極。（注：光敏電阻對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件端蓋的藍(lán)色和公共端黑色插孔，無(wú)正負(fù)極之分，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨意連接。）7實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）2-24V可調(diào)圖4-1光敏電阻光電特性測(cè)量電路2、電壓表選擇至“20V”檔，電流表選擇至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電

12、接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，至電壓表顯示“5.00”V。6、打開光電器件特性測(cè)試模塊的電源，此時(shí)光源指示顯示“0”，按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），調(diào)節(jié)使照度計(jì)顯示“00

13、0.0”Lx左右，此時(shí)電流表顯示值即為照度為0Lx，流過(guò)光敏電阻的電流，記錄此時(shí)數(shù)據(jù)。7、保持偏壓不變，按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），測(cè)量照度為20Lx.200Lx分別對(duì)應(yīng)的電流值，并記錄表3中：表35V偏壓下，光敏電阻光電特性測(cè)試電流8、調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，改變電源共電偏壓，分別記錄電壓為15V、24V時(shí)，不同光照度下對(duì)應(yīng)的電流值，并分別記錄表4及表5中：表415V偏壓下，光敏電阻光電特性測(cè)試照度(lx)照度(lx)9、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析光敏電阻的光電特性，并畫出光電特性曲

14、線。八、思考題在不同偏壓下，光敏電阻的光照特性曲線會(huì)有什么區(qū)別？8實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)五一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷綦娮璧姆蔡匦詼y(cè)試實(shí)驗(yàn)1、了解光敏電阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏電阻的伏安特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏電阻的伏安特性的測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理光敏電阻的本質(zhì)是電阻，符合歐姆定律，因此它具有與普通電阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏電阻兩端的電壓與流過(guò)光敏電阻的亮電流之間的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性，常用

15、如圖5-1所示的曲線表示。圖中的虛線為額定功耗線。使用光敏電阻時(shí)，應(yīng)不使光敏電阻的實(shí)際功耗超過(guò)額定值。從圖上看，就是不能使靜態(tài)工作點(diǎn)居于虛線以外的區(qū)域。按這一要求，在設(shè)計(jì)負(fù)載電阻時(shí)，應(yīng)不使負(fù)載線與額定功耗線相交。20015010050030U/V圖5-1光敏電阻的伏安特性曲線如果所加電壓越高，則光電流越大而且無(wú)飽和現(xiàn)象。對(duì)于大多數(shù)半導(dǎo)體，電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)10伏/厘米時(shí)才開始不遵循歐姆定律。只有硫化鎘是例外，它的伏安特性在100多伏時(shí)就產(chǎn)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)不再呈現(xiàn)線性。光敏電阻的最高使用電壓由它的耗散功率所決定，而耗散功率又和面積大小、散熱情況等有關(guān)。4五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)

16、節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。9實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D5-2的示意圖：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL另一端與電流表“”連接，電流表“”與“光電器件套筒接口”的藍(lán)色插孔連接，公共端黑色插孔與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的黑色插孔相連接。將“光電器件套筒接口”的藍(lán)色及公共端黑色

17、插孔分別連接到電壓表的“”、“”極。（注：光敏電阻對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件端蓋的藍(lán)色和公共端黑色插孔，無(wú)正負(fù)極之分，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨意連接。）224V調(diào)圖5-2光敏電阻伏安特性測(cè)試電路2、電壓表選擇至“20V”檔，電流表選擇至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照

18、度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，至電壓表顯示“0.00”V。6、打開光電器件特性測(cè)試模塊的電源開關(guān)，此時(shí)光源指示顯示“0”，按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），調(diào)節(jié)使照度計(jì)顯示“100.0”Lx左右。此時(shí)電流表顯示值即為照度為100Lx，光敏電阻零偏時(shí)，流過(guò)光敏電阻的電流，記錄此時(shí)數(shù)據(jù)。7、保持照度為100Lx不變，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，使光敏電阻兩端偏壓為2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V，分別記錄對(duì)應(yīng)的電流值到表6中：表6100Lx照度，光敏電

19、阻伏安特性測(cè)試8、根據(jù)步驟6，按開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），調(diào)節(jié)使光照為200Lx；再重復(fù)步驟6，使光敏電阻兩端偏壓為2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V時(shí)，分別記錄對(duì)應(yīng)的電流值到表7中：表7200Lx照度，光敏電阻伏安特性測(cè)試10實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）9、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析光敏電阻的伏安特性，并畫出伏安特性曲線。八、思考題試測(cè)試?yán)L制不同照度下的光敏電阻的伏安特性

20、曲線，比較它們的異同？11實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)六一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷綦娮璧墓庾V特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)1、了解光敏電阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏電阻的光譜特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏電阻的光譜特性的測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于不同波長(zhǎng)的入射光，光敏電阻的相對(duì)靈敏度是不相同的，光譜特性多用相對(duì)靈敏度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線表示。光敏電阻的光譜響應(yīng)與光敏材料靜態(tài)寬度、雜質(zhì)電離能、材料摻雜比與摻雜濃度等因素有關(guān)。如圖6-1，所示為3種典型光敏

21、電阻的光譜響應(yīng)特性曲線。例如，由Cds材料制成的光敏電阻的光譜響應(yīng)特性很接近人眼的視覺響應(yīng)；CdSe材料的光譜響應(yīng)較Cds材料的光譜響應(yīng)范圍寬；Pbs材料的光譜響應(yīng)范圍最寬，為0.42.8um，Pbs光敏電阻常用于火點(diǎn)探測(cè)與火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。CdsCdSe（um）圖6-13種典型光敏電阻的光譜響應(yīng)曲線五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D6-2示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器

22、件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL另一端與電流表“”連接，電流表“”與“光電器件套筒接口”的藍(lán)色插孔連接，公共端黑色插孔與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的黑色插孔相連接。將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色和黑色插孔分別連接到12實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）電壓表的“”、“”極。（注：光敏電阻對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件端蓋的藍(lán)色和公共端黑色插孔，無(wú)正負(fù)極之分，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨意連接。）224V可調(diào)圖6-2光敏電阻光譜特性測(cè)試電路2、電壓表選擇至“20V”檔，電流表選擇至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)

23、節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，至電壓表顯示“10.00”V。6、打開光電器件特性測(cè)試模塊的電源開關(guān)，此時(shí)光源指示顯示“0”，迅速按下K301（即顏色切換）按

24、鈕，然后彈起，使“光源指示”顯示為“1”，按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K303（即照度減）或K302（即照度加），使照度計(jì)顯示在“100.0”Lx左右。記錄此時(shí)電流表示值，記錄在表8中。7、按照步驟6調(diào)節(jié)K301（顏色切換）按鈕至“光源指示”分別顯示“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)光源下的照度至“100.0”lx左右，同時(shí)記下，在各個(gè)光源100lx照度下電流表的示值，記錄在表8中。表8光敏電阻光譜特性測(cè)試光源指示電流(mA)8、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。（注意：只要各個(gè)顏色光照度的值相同即可，不一定要在100lx）1(紅色)2(橙

25、色)3(黃色)4(綠色)5(青色)6(藍(lán)色)七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)量其余光照度下（如50Lx），光敏電阻的光譜特性。2、分析光敏電阻的光譜特性，畫出光敏電阻的光譜特性曲線。八、思考題根據(jù)光敏電阻光譜特性的定義，還有那些簡(jiǎn)單易行的測(cè)量光譜響應(yīng)的方法？13實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)八一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷舳O管暗電流測(cè)量1、了解光敏二極管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二極管的暗電流定義及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏二極管暗電流的測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模

26、塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理1、光生伏特效應(yīng)和光伏探測(cè)器的原理光生伏特效應(yīng)是光照使半導(dǎo)體產(chǎn)生光生電子和空穴，這些電子和空穴在某種“力”的作用下向相反的方向移動(dòng)和積聚而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。使電子和空穴向相反的方向移的“力”可以是同質(zhì)半導(dǎo)體由于不同的摻雜形成的p-n結(jié)、不同質(zhì)的半導(dǎo)體組成的異質(zhì)結(jié)或金屬和同質(zhì)半導(dǎo)體接觸形成的肖特基結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)，也可以是磁場(chǎng)等。下面以p-n結(jié)為例說(shuō)明光生伏特效應(yīng)的原理。其原理如圖8-1所示。耗盡層導(dǎo)帶價(jià)帶電子能量中性區(qū)耗盡層中性區(qū)（）（）圖8-1光生伏特效應(yīng)原理圖如圖8-1（a）所示，無(wú)光照時(shí)，P區(qū)的多數(shù)載流子空穴和n區(qū)的多數(shù)載流子電子，由于濃度差會(huì)向?qū)Ψ綌U(kuò)散，結(jié)

27、果在接觸面附近形成正負(fù)離子組成的空間電荷層及相應(yīng)的由n區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)，該電場(chǎng)阻止兩邊的載流子的擴(kuò)散，但使電子和空穴產(chǎn)生與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反的漂移運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到熱平衡，形成一個(gè)穩(wěn)定的內(nèi)建電場(chǎng)E內(nèi)。內(nèi)建電場(chǎng)存在的區(qū)域稱作耗盡層。從能量的角度看，內(nèi)建電場(chǎng)E內(nèi)在耗盡層形成一個(gè)勢(shì)壘，電子在n區(qū)具有較低的勢(shì)能，在P區(qū)具有較高的勢(shì)能，空穴則相反，如圖8-1（b）所示，最終使能帶發(fā)生傾斜。n區(qū)的電子和P區(qū)的空穴要想從一區(qū)進(jìn)入另一區(qū)都需要提供能量。當(dāng)有入射光作用時(shí)，如果光子的能量大于或等于帶隙（hfEg），在耗盡層區(qū)、n區(qū)和P區(qū)都會(huì)發(fā)生受激吸收，即價(jià)帶的電子吸收光子的能量躍遷到導(dǎo)帶形成光生電子-空穴對(duì)。若電

28、子-空穴對(duì)在耗盡層內(nèi)，由于內(nèi)部電場(chǎng)的作用，電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。若電子-空穴對(duì)在耗盡層兩側(cè)沒有電場(chǎng)的中性區(qū)，由于熱運(yùn)動(dòng)，部分光生電子和空穴16實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)可能進(jìn)入耗盡層，然后在電場(chǎng)的作用下，形成與漂移電流相同方向的電流，稱為擴(kuò)散電流。漂移電流和擴(kuò)散電流的總和即為光生電流。若外電路開路，則光生的電子和空穴分別在N區(qū)和P區(qū)積累，形成電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。若外電路閉合，N區(qū)過(guò)剩的電子通過(guò)外電路流向P區(qū)，同樣，P區(qū)的空穴流向N區(qū)，便形成了光生電流。當(dāng)入射光

29、變化時(shí)，光生電流隨之變化，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這種由PN結(jié)構(gòu)成，在入射光作用下，由于受激吸收過(guò)程產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)的運(yùn)動(dòng)，在閉合電路中形成光生電流的器件，就是簡(jiǎn)單的光敏二極管（PD）。這種簡(jiǎn)單的光敏二極管（PD），由于PN結(jié)耗盡層只有幾微米，大部分光入射光被中性區(qū)吸收，中性區(qū)內(nèi)的電子和空穴是靠擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電流的，一方面它形成電流的幾率小，即轉(zhuǎn)換效率低，另一方面響應(yīng)速度也慢。為了改善這種情況，使用PD管時(shí)，總是施加適當(dāng)?shù)姆聪蚱珘?，即N區(qū)加正電壓，P區(qū)加負(fù)電壓，外加電壓與內(nèi)部電場(chǎng)方向相同，從而增大了耗盡層寬度，減小了中性區(qū)的寬度，從而提高了轉(zhuǎn)換效率和響應(yīng)速度。2、光敏二極管的結(jié)構(gòu)和原理光敏二

30、極管的核心部分也是一個(gè)PN結(jié)，和普通二極管相比有很多共同之處，它們都有一個(gè)PN結(jié)，因此均屬于單向?qū)щ娦缘姆蔷€性元件。但光敏二極管作為一種光電器件，也有它特殊的地方。例如，光敏二極管管殼上的一個(gè)玻璃窗口能接收外部的光照；光敏二極管PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)很薄，光生載流子的產(chǎn)生主要在PN結(jié)兩邊的擴(kuò)散區(qū)，光電流主要來(lái)自擴(kuò)散電流而不是漂移電流；又如，為了獲得盡可能大的光電流，PN結(jié)面積比普通二極管要大的多，而且通常都以擴(kuò)散層作為受光面，因此，受光面上的電極做的很小。為了提高光電轉(zhuǎn)換能力，PN結(jié)的深度較普通二極管淺。圖8-2為光敏二極管外形圖（a）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（b）、符號(hào)（c）和等效電路圖（d）。icd圖8-2光敏二

31、極管光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)（見圖8-3），在沒有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小（一般小于0.1微安），這個(gè)反向電流稱為暗電流，當(dāng)光照射在PN結(jié)上，光子打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對(duì)，稱為光生載流子。它們?cè)赑N結(jié)處的內(nèi)電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)，形成光電流。光的照度越大，光電流越大。如果在外部電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)。因此光敏二極管在不受光照射時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，受光照射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。abL圖8-3光敏二極管工作電路17實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）五、實(shí)驗(yàn)注

32、意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。4、光敏二極管的暗電流為nA級(jí)別的，用外用表最小只能測(cè)量uA級(jí)別的，所以最后測(cè)量的結(jié)果始終會(huì)顯示為零。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D8-4示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL的另一端與“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔連接，“光電器件套筒接口”的綠色插孔與電流表“”連接，電流表“”與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”224V的黑

33、色插孔連接。電壓表的“”、“”極分別接到“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔和電流表的“”極。（注意，光敏二極管的K對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的公共端黑色插孔，A對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的綠色插孔。）K圖8-4光敏二極管實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路2、電壓表?yè)Q至“20V”檔，電流表?yè)Q至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、打開主臺(tái)體電源開關(guān)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，使電壓表示數(shù)為“20.00”V，此時(shí)電流表示數(shù)即為光敏二極管電流暗電流值。4、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉主臺(tái)體電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、思考題試說(shuō)明光敏二極管的暗電流存在的原因。18A實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY1280

34、5B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)九一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷舳O管光電流測(cè)試了解光敏二極管的工作原理和使用方法及用途。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏二極管光電流的測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理在上一次實(shí)驗(yàn)中，我們知道了光敏二極管的光生伏特效應(yīng)，當(dāng)有入射光作用時(shí)，如果光子的能量大于或等于帶隙（hfEg），在耗盡層區(qū)、n區(qū)和P區(qū)都會(huì)發(fā)生受激吸收，即價(jià)帶的電子吸收光子的能量躍遷到導(dǎo)帶形成光生電子-空穴對(duì)。若電子-空穴對(duì)在耗盡層內(nèi)，由于內(nèi)部電場(chǎng)的作用，電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。若電子-空穴

35、對(duì)在耗盡層兩側(cè)沒有電場(chǎng)的中性區(qū)，由于熱運(yùn)動(dòng)，部分光生電子和空穴通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)可能進(jìn)入耗盡層，然后在電場(chǎng)的作用下，形成與漂移電流相同方向的電流，稱為擴(kuò)散電流。漂移電流和擴(kuò)散電流的總和即為光生電流。若外電路開路，則光生的電子和空穴分別在N區(qū)和P區(qū)積累，形成電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。若外電路閉合，N區(qū)過(guò)剩的電子通過(guò)外電路流向P區(qū)，同樣，P區(qū)的空穴流向N區(qū)，便形成了光生電流。當(dāng)入射光變化時(shí)，光生電流隨之變化，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這里，光生電流信號(hào)的大小與入射光子的數(shù)量有關(guān)系。另一方面，我們還知道了光敏二極管工作時(shí)，一般加反向偏壓，這樣認(rèn)為加了一個(gè)電場(chǎng)在PN結(jié)上，會(huì)改變固有的電子運(yùn)動(dòng)速度。因此，理

36、論上講偏壓的大小也能夠影響光生電流的大小。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。4、光敏二極管的光電流為uA級(jí)別的，隨光照的變化，光電流的變化不是很明顯。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D9-1的示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL的另一端與“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔連接，“光電器件套筒接口”的綠色插孔與電流表“”連接，電流表“”

37、與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”224V的黑色插孔連接。電壓表的“”、“”極分別接到“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔和電流表的“”極。（注意，光敏二極管的K對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的公共端黑色插孔，A對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的綠色插孔。）19實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）圖9-1光敏二極管光電流測(cè)試電路2、電壓表?yè)Q至“20V”檔，電流表?yè)Q至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源

38、套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源開關(guān)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，使電壓表示數(shù)為20V。6、打開光電器件特性測(cè)試模塊電源開關(guān)，此時(shí)光源調(diào)節(jié)指示顯示“0”，按K303（即照度減）或K302（即照度加），調(diào)節(jié)使照度計(jì)顯示“100.0”lx左右，此時(shí)電流表顯示值即為光電流值。7、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。

39、七、思考題1、試分析光敏二極管光生電流與哪些因素有關(guān)系，如何驗(yàn)證？2、正常工作時(shí)，為什么要給光敏二極管加反向偏壓？20實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)十一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷舳O管光照特性測(cè)試1、了解光敏二極管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二極管的光照特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏二極管光照特性測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理前面我們已經(jīng)講過(guò)了光敏二極管光生伏特效應(yīng)的原理，那么，光生電流與入射光強(qiáng)之間到底是怎樣一種關(guān)系？光敏二極管在一定負(fù)

40、偏壓下，當(dāng)入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)光敏二極管的電流隨之變化，在較小負(fù)載電阻下，光電流和照度成線性關(guān)系。如圖10-1所示。這就是光敏二極管的光照特性。圖10-1光照特性曲線五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”按鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。4、隨光照的變化，光敏二極管的光電流變化會(huì)比較小。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D10-2示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL的

41、另一端與“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔連接，“光電器件套筒接口”的綠色插孔與電流表“”連接，電流表“”與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”224V的黑色插孔連接。電壓表的“”、“”極分別接到“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔和電流表的“”極。（注意，光敏二極管的K對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的公共端黑色插孔，A對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的綠色插孔。）21實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）K圖10-2光敏二極管光照特性測(cè)試電路2、電壓表?yè)Q至“20V”檔，電流表?yè)Q至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光

42、電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至電壓表顯示“20.00”V6、打開光電器件特性測(cè)試模塊的電源開關(guān)，此時(shí)光源調(diào)節(jié)指示顯示“0”，按K303（即照度減），使照度計(jì)顯示為“00.0”lx。7、按光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)K30

43、3（即照度減）或K302（即照度加）按鈕，改變光照強(qiáng)度，按照表9記錄數(shù)據(jù)，并繪制“照度電流”關(guān)系曲線。表9光敏二極管光照特性測(cè)試電流7、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析光敏二極管的光照特性，并畫出光照特性曲線。八、實(shí)驗(yàn)思考題在不同偏壓下，光敏二極管的光照特性曲線會(huì)有什么區(qū)別？試從原理進(jìn)行分析。22A實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)十一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷舳O管伏安特性測(cè)試1、了解光敏二極管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二極管的伏安

44、特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏二極管伏安特性測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理光敏二極管（PD）就是一個(gè)p-n結(jié)，根據(jù)對(duì)p-n結(jié)的研究，無(wú)光照時(shí)，p-n結(jié)上的電壓V和通過(guò)它的電流的伏安關(guān)系為ID=ISO(eqV/KT1)式中ISO為p-n結(jié)的反向飽和電流，k=1381×10學(xué)溫度，q為電子電荷量。有光照時(shí)，產(chǎn)生光生電流IS23（1）J/K為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力IS=q式中為量子效率，P為光功率。這兩部分電流方向相同，則總電流I為Ph（2）I=ISO(eqV/KT1)+IS圖17-1表示光照PN結(jié)的伏安特性，（3）圖11-

45、1P-N結(jié)的理想伏安特性有光照時(shí)，相對(duì)于無(wú)光照曲線向下平移，光照越強(qiáng)，曲線愈往下平移，光電流越大。圖23實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）中第一象限為PN結(jié)加正偏壓狀態(tài)，此時(shí)PN結(jié)暗電流ID遠(yuǎn)大于光生電流，做為探測(cè)器工作在這個(gè)區(qū)域是沒有意義的。第三象限為PN結(jié)加反偏壓狀態(tài)，此時(shí)PN結(jié)暗電流ID=ISO，數(shù)值很小，遠(yuǎn)小于光生電流IS，光伏探測(cè)器輸出的總電流I=ISO+ISIS，光伏探測(cè)器多工作在這個(gè)區(qū)域。由圖可見，在低反壓下電流隨電壓變化比較明顯，這是因?yàn)榉聪蚱珘涸黾邮购谋M層加寬，結(jié)電場(chǎng)增強(qiáng)，使結(jié)區(qū)光的吸收率和光

46、生載流子的收集效率增大。當(dāng)反向偏壓進(jìn)一步增加，光生載流子的收集已達(dá)極限，光電流趨于飽和。這時(shí)，光電流與外加反向偏壓幾乎無(wú)關(guān)，而僅取決于入射光功率。圖中還標(biāo)注了開路光電壓和短路光電流的定義。由式（3）式可以求得光伏探測(cè)器的輸出電壓V=（4）在PN結(jié)開路時(shí)（即外負(fù)載電阻RL），光伏探測(cè)器的輸出電壓稱為開路電壓VOC，這時(shí)經(jīng)外回路負(fù)載RL上的總電流I=0，在式（4）中，將I=0代入，可得開路電壓的表達(dá)式IIkTln(S1)qISOVOC=IkTln(S1)qIOSqPh（5）若將PN短路（即V=O），由式（2）可得短路電流ISC為（6）其數(shù)值可以從伏安特性曲線上得到；由式（5）、VOC和ISC是光伏

47、探測(cè)器的兩個(gè)重要參數(shù)，（6）可看出，兩者都隨光強(qiáng)增大而增大，但I(xiàn)SC隨光強(qiáng)增大線性上升，而VOC則按對(duì)數(shù)規(guī)律增加，如圖17-2所示。ISC=IS=圖11-2VOC和ISC隨光強(qiáng)變化曲線五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”按鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小。2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。4、在一定的光照強(qiáng)度下，隨著光敏二極管兩端所給偏壓的升高，光敏二極管的光電流升高幅度小，而且較慢。24實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指

48、導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D11-3的示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL的另一端與“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔連接，“光電器件套筒接口”的綠色插孔與電流表“”連接，電流表“”與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”224V的黑色插孔連接。電壓表的“”、“”極分別接到“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔和電流表的“”極。（注意，光敏二極管的K對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的公共端黑色插孔，A對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的綠色插孔。）圖11-3光敏二極管伏安特性測(cè)試2、電壓表?yè)Q至“20V”檔，電流表?yè)Q至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)

49、節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至電壓表顯示“0”V6、打開光電器件特性測(cè)試模塊電源，此時(shí)光源調(diào)節(jié)指示顯示“0”，按開關(guān)K303（照度減）或K302（照度加）按

50、鈕，使照度計(jì)顯示在“100.0”lx左右。7、保持照度不變，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕，改變電壓值，按照表10記錄數(shù)據(jù)，并繪制“電壓電流”關(guān)系曲線。表10光敏二極管伏安特性測(cè)試電流(uA)8、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析光敏二極管的伏安特性，并畫出伏安特性曲線。八、實(shí)驗(yàn)思考題試測(cè)試?yán)L制不同照度下的光敏二極管伏安特性曲線，比較它們的異同。25實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）實(shí)驗(yàn)十二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓饷舳O管光譜特性測(cè)試1、了解光敏二極管的工作原理和

51、使用方法及用途。2、掌握光敏二極管的光譜特性及其測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容光敏二極管光譜特性測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)儀器光電傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、光電器件特性測(cè)試模塊、光路結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)原理以等功率的不同單色輻射波長(zhǎng)的光作用于光敏二極管時(shí)，其響應(yīng)程度或電流靈敏度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱為光敏二極管的光譜響應(yīng)。圖12-1為兩種不同材質(zhì)的光敏二極管的光譜響應(yīng)曲線。由該曲線可以看出，典型硅光敏二極管光譜響應(yīng)長(zhǎng)波限約為1.1m，短波限接近0.4m，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)約為0.9m。硅光電二極管光譜響應(yīng)長(zhǎng)波限受硅材料的禁帶寬度Eg的限制，短波限受材料PN結(jié)厚度對(duì)光吸收的影響，減薄PN結(jié)的厚度可提高短波限的光譜響應(yīng)，鍺的光譜響應(yīng)

52、范圍較寬。S/(%)4×1028×10212×10216×10220×102/nm圖12-1典型光敏二極管光譜響應(yīng)曲線光敏二極管光譜響應(yīng)特性的測(cè)量非常復(fù)雜，它需要各種單色光源，而且，必須使各種單色光源在被測(cè)器件光敏面上的光照度嚴(yán)格相等。在上述條件滿足的情況下才能真正測(cè)得光敏二極管的光譜響應(yīng)。我們這里涉及了簡(jiǎn)單的測(cè)量光敏二極管光譜特性測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量在一定光照度下的單色光對(duì)光敏二極管光生電流的關(guān)系曲線來(lái)近似光譜響應(yīng)曲線。實(shí)際上，這種方法也能正確的反映光敏二極管光譜響應(yīng)特性。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、打開主臺(tái)體電源之前，將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”按鈕逆時(shí)

53、針調(diào)節(jié)到最小。26實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY12805B傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無(wú)誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D12-2的示意圖接線：將主臺(tái)體上“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”處224V的紅色插孔與光電器件特性測(cè)試模塊的電阻負(fù)載RL（RL可選，從RL1RL4）一端連接，RL的另一端與“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔連接，“光電器件套筒接口”的綠色插孔與電流表“”連接，電流表“”與“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”224V的黑色插孔連接。電壓表的“”、“”極分別

54、接到“光電器件套筒接口”的公共端黑色插孔和電流表的“”極。（注意，光敏二極管的K對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的公共端黑色插孔，A對(duì)應(yīng)光路結(jié)構(gòu)上的綠色插孔。）K圖12-2光敏二極管光譜特性測(cè)試2、電壓表?yè)Q至“20V”檔，電流表?yè)Q至“200mA”檔，逆時(shí)針旋動(dòng)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至不可調(diào)位置。3、將主臺(tái)體上的+5V的電接到光電器件特性測(cè)試模塊的電源單元，光電器件特性測(cè)試模塊的光源驅(qū)動(dòng)單元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分別與“光源套筒接口”的紅色、綠色、藍(lán)色、黑色插孔相連接。將光源驅(qū)動(dòng)單元的開關(guān)S304、S305、S306全部撥上。（注意：主臺(tái)體上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、將“光電器件套筒接

55、口”的照度計(jì)探測(cè)接口的黃色和黑色插孔分別與主臺(tái)體上的照度儀表輸入的“”和“”連接。5、打開主臺(tái)體電源，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕至電壓表顯示“20.00”V。6、打開光電器件特性測(cè)試模塊電源開關(guān)，此時(shí)光源調(diào)節(jié)指示顯示“0”，按K303（即照度減）或K302（即照度加）按鈕，調(diào)節(jié)使照度計(jì)顯示“100.0”lx左右。7、迅速按下開關(guān)K301（顏色切換）按鈕，然后彈起，使“光源指示”顯示為“1”，按K303（即照度減）或K302（即照度加）按鈕，使照度計(jì)顯示在“100.0”lx左右。記錄此時(shí)電流表示值，記錄在表11中。8、按照步驟7調(diào)節(jié)K301（顏色切換）按鈕至“光源指示”分別顯示“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)光源下的照度至“100.0”lx左右，同時(shí)記下，在各個(gè)光源100lx照度下電流表的示值，記錄在表11中。表11光敏二極管光譜特性測(cè)試光源標(biāo)號(hào)1(紅色)2(橙色)3(黃色)4(綠色)5(青色)6(藍(lán)色)電流(uA)8、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉所有電源，將“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，拆除導(dǎo)線并放置好。（注意：只要各個(gè)顏色光照度的值相同即可，不一定要在100lx）七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析光敏二極管的光譜特性，畫出光敏二極管光譜特性曲線。27A實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（嘉應(yīng)大學(xué)）ZY