光電實驗報告

1、.實驗原理普通光源（白熾燈）光譜為連續(xù)光譜，光譜為連續(xù)光譜（白熾燈的另一個特性是做燈絲的鎢有正阻特性，工作時的熱電阻遠大于冷態(tài)時的電阻，在燈的啟動瞬時有較大的電流）。利用分光三棱鏡后，可以提供紅色，黃色，綠色，藍色等多種波長的光輻射。激光光源是半導(dǎo)體激光器，發(fā)射出波長為630納米的紅色光（激光特性:單色性方向性相干性等）。白熾燈按用途可分為普通照明燈泡和專用照明燈泡。白熾燈的光效雖低，但光色和集光性能好,易于大量生產(chǎn)、成本低、使用方便。因此，它始終是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的電光源。除作普通照明燈外，還可作航空、車輛、船舶用燈，醫(yī)療衛(wèi)生、儀器、信號指示燈，舞臺、放映、照相用燈，紅外線加熱，礦用、農(nóng)

2、用、集魚和測光標準燈等。半導(dǎo)體激光器具有效率高、體積小、壽命長、成本低、等優(yōu)點，目前在激光器領(lǐng)域中已占據(jù)一半以上的市場份額，而且還在不斷擴大，大有取代傳統(tǒng)激光器的趨勢。光敏電阻是應(yīng)用光電導(dǎo)效應(yīng)的元件。光電導(dǎo)效應(yīng)就是在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化。光敏電阻可廣泛應(yīng)用于各種光控電路，如對燈光的控制、調(diào)節(jié)等場合，也可用于光控開關(guān)。光敏二極管，又叫光電二極管（英語：photodiode）是一種能夠?qū)⒐飧鶕?jù)使用方式，轉(zhuǎn)換成電流或者電壓信號的光探測器。管芯常使用一個具有光敏特征的PN結(jié)，對光的變化非常敏感，具有單向?qū)щ娦?，而且光強不同的時候會改變電學(xué)特性，因此

3、，可以利用光照強弱來改變電路中的電流。光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。光敏三極管用于測量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號接收裝置。光電池（photovoltaiccell，注意photocell一般指光敏電阻），是一種在光的照射下產(chǎn)生電動勢的半導(dǎo)體元件。光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的，不需加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)換成電能的P-N結(jié)的光電器件。當光照射到光電池P-N結(jié)上時，便在P-N結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢。這種現(xiàn)象叫“光生伏特效應(yīng)”，將光能轉(zhuǎn)化

4、為電能。該效應(yīng)與材料、光的強度、波長等有關(guān)。它是是能在光的照射下產(chǎn)生電動勢的元件。用于光電轉(zhuǎn)換、光電探測及光能利用等方面。光電池主要用于儀表，自動化遙測和遙控方面。太陽能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地球衛(wèi)星、燈塔、無人氣象站等處。目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源；二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達國家已經(jīng)大面積推廣實施。光電開關(guān)可以由一個光發(fā)射管和一個接收管組成光耦或光斷續(xù)器。當發(fā)射管和接收管之間無遮擋時，

5、接收管有光電流產(chǎn)生，一旦此光路中有物體阻擋時光電流中斷，利用這種特性可制成光電開關(guān)用來測速、計數(shù)、控制等。反射板式光電的抗光干擾能力稍差，對射式的好些，安全性屬對射式光電更高，國外品牌進入中國開始階段均是反射式，現(xiàn)在大的主流是對射式光電開關(guān)。紅外線光電接近開關(guān)中有一個紅外發(fā)射二極管和光敏三極管組成。當物體接近時，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射到接收管上，被接收管接收產(chǎn)生光電流，經(jīng)采樣放大和控制電路，可作為自動開關(guān)。若使某些強介電質(zhì)物質(zhì)的表面發(fā)生變化,隨著溫度的上升或下降,在這些物質(zhì)表面上就會產(chǎn)生電荷的變化,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。這種現(xiàn)象在鈦酸鋇之類的強介電材料上表現(xiàn)得特別明顯。釋電紅外傳感器在

6、結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強度和偏振等參量和良好的相干性。如果能夠應(yīng)用某種物理方法改變光波的這些參量之一，使其按照調(diào)制信號（如數(shù)字信號）的規(guī)律變化，那么該光束就受到了調(diào)制，達到“運載”信息的目的。實現(xiàn)光束調(diào)制的原理有振幅調(diào)制、頻率調(diào)

7、制、相位調(diào)制、強度調(diào)制、脈沖調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制。從方法來說，即有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。本實驗用的是脈沖電光調(diào)制。當光點入射到PSD表面時，由于橫向電勢的存在，產(chǎn)生光生電流i，光生電流就流向兩個輸出電極，從而在兩個輸出電極上0分別得到光電流i和i，顯然i二i+1。而i和i的分流關(guān)系則取1201212決于入射光點到兩個輸出電極間的等效電阻。二、操作與觀察得出結(jié)論按照講義進行操作。對普通光源利用分光三棱鏡后，可以提供紅色，黃色，綠色，藍色等多種波長的光輻射。激光光源是半導(dǎo)體激光器，發(fā)射出波長為630納米的紅色光（激光特性:單色性方向性相干性等）。通過實驗得出光敏電阻在不同的照度下

8、有不同的亮阻和暗阻：在不同的工作電壓下有不同的亮阻和暗阻。光照特性如2-1，表21光照度（Lx）20406080100120140160180電流mA0.230.40.540.650.750.840.961.041.12圖2-1光敏電阻光照特性實驗曲線可以看出，電流隨著光照度的增加而增大，基本成線性表2-2型號：G5528電壓(U)00.511.522.533.544.55電流0.10.10.20.20.30.30.50(mA00.030.070.115938164照)度電流0.20.30.40.40.50.60.(100(mA00.060.130.2185296370Lx)電流0.30.40

9、.50.60.70.80.150(mA00.090.180.2766543391)圖2-2光敏電阻伏安特性可以看出，照度越強，電壓對電流改變越大，曲線基本成線性。表3-1照度Lx51015707580I(mA)0.020.060.090.460.470.49電流和電壓基本成線性表5-1強度（Lx）05101595100電流5A）00.120.230.472.632.91電壓（mV）00.100.190.240.320.32圖5-2硅光電池開路電壓短路電流表10-1位移量（mm）12345678910輸出電壓1-4.9-4.3-3.3-2.1-1.2-0.10.91.7(V)167168082.923.83輸出電壓1-4.9-4.3-3.3-2.1-1.3-0.10.81.8(V)473207802.943.85輸出電壓1-4.9-4.3-3.3-2.1-1.2-0.10.81.8(V)296489622.973.84平均值（V）-4.9-4.3-3.3-2.1-1.3-0.10.81.82.943.8427520880表10-1激光點位移與輸出電壓關(guān)系三、問題與收獲我們在