光敏电阻创新实验

1、一、实验目的与要求测量CdS（硫化镉）光敏电阻的伏安特性和光照特性。实验要求达到：1.使用Excel或绘图软件Origin绘制出伏安特性特性曲线2.绘制出光照特性曲线3.理解光敏电阻的光电特性二、实验原理某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为物质的光电导效应。光电导效应只发生在某些半导体材料中，金属没有光电导效应。光敏电阻是基于光电导效应工作的元件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，只要把它当作电阻值随光照度而变化的可变电阻器对待即可，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。二、实验原理二、实验原理二、实验原理由式与式可知：在一定照度下，光敏电阻两端

2、所加电压与光电流为线性关系，伏安特性曲线符合欧姆定律。光敏电阻具有与普通电阻相似的伏安特性，但它的电阻值是随入射光照度变化的。可以测出在不同光照下加在光敏电阻两端的电压与流过它的电流的关系曲线，即光敏电阻的伏安特性曲线，伏安特性曲线过零点，其斜率为某光照度下的电阻值。二、实验原理光照强度:指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来量度。因此点光源发出的光的光照强度与距离的平方成反比。在光照强度相同且外加一定电压下，光敏电阻的光电流与光通量之间的关系称为光照特性。光敏电阻阻值随光照的增加而减小。当照度很低时，光敏电阻的光照特性近似为线性关系，斜率大致相同。随光照度的增高，光照特性从线性渐变到

3、非线性。当照度变得很高时，曲线近似为抛物线性。三、实验装置仪器设备主要有：导轨、光具座、LED光源、CdS光敏电阻、电源箱、数字检流计、硬纸片。装置如下图放置连接：三、实验装置光源为发光二极管，它具有效率高、体积小、耗电少、寿命长等优点，且改变电源电压可以改变LED灯亮度。为了充分利用光源，在光源后放置了透镜L1，这样点光源经透镜L1为出射平行光，再经棱镜L2聚焦到光敏电阻上。为了减少环境光的影响，将光敏电阻置于遮光筒内，遮光筒开有一小孔，供发光二极管的光照入。光照度的变化通过转动偏振片P1和P2的夹角达到减光效果，由马吕斯定律： I= I0cos2 I0为当两偏振片平行时的出射光强。当两偏振

4、片之间有夹角时，光强就按式减小，也就是起到减光效果。I为通过偏振片后的光强。四、实验步骤与内容1.固定光敏电阻器件与某一位置，后按上述装置图顺序放置器件。打开发光二极管的电源盒背面的开关，将电源盒面板上的旋钮顺时针旋到底（即光照度开到最大）。将透镜L1滑动到距离发光二极管90毫米处（L1透镜的焦距），将底座的锁定螺丝顺时针拧紧在滑轨上。2.固定发光二极管与某一位置后进行光路同轴等高调节：将所有的器件调到同一高度，光束穿过各器件的中心。3.在光敏电阻前放一张硬纸片。滑动透镜L2的同时，观察纸上的光斑大小，使光斑聚成尽可能小的光点。如果聚光效果不够好，可以在滑动透镜L2的同时，稍微滑动透镜L1，以

5、达到良好的聚光效果。四、实验步骤与内容4. 撤掉硬纸片，将光敏电阻的黑色扇形挡板（或旋盖）转 开，露出光敏电阻，观察光是否照上。将导线的一端插入转盘上“光敏电阻”字样背面的插口。背面有三个插口，要插入到“光敏电阻”正背后的那个插口。插入即可，不必旋转。导线另一端连接到“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上的“光电阻”接口，将“MT数字检流计”电控箱背面的导线接到“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上的“光电流”接口，将电控箱上面板上的光电阻开关拨到“开”的位置。5. 打开“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”的电源开关。面板右上角的“电压调节”旋钮可调节“供给电压”（对光敏电

6、阻施加的外部电压）。四、实验步骤与内容6. 由马吕斯定律容易知道，当两个偏振片的夹角为0时，光的强度是最大的，由于我们实验是做有关光源与光敏电阻的距离对光敏电阻的曲线特性的研究，当光源离光敏电阻变远时，光的发散比较大，难以把发光二极管发出的光聚焦到光敏电阻上，使到达光敏电阻前的纸板的光斑比较暗，所以为了使光源离光敏电阻比较远时，在纸板上显示的光斑两点，此试验始终使偏振器的夹角为0。打开“MT数字检流计”的电源开关。面板上显示的是光电流数值。如果光电流显示为1，表示数值溢出了，请将增益旋钮逆时针旋到最小。7. 将“供给电压”从10V8V6V4V2V0V依次递减，把相应的光电流数值填入表1中。 8

7、. 改变光源与光敏电阻的距离，每次把距离增加25cm，后重复上述操作。五、试验数据记录与分析表1光照强度相同，光源与光敏电阻的距离与加在光敏电阻两端的电压与流过它的电流的关系光敏电阻位置光源位置cos(a）的平方电流（微安）U=0VU=2VU=4VU=6VU=8VU=10V0.03m0.56m10303605911121015150.03m0.81m10292587884117914610.03m1.06m10 286573869116314380.03m1.31m10269532816105713490.03m1.56m1020538858680110750.03m1.81m1080171285376469数据分析 光电阻值与距离的关系 表2距离mcos2伏安特性曲线的斜率k电阻R=1/k (K)531151.45716.6781146.61436.81031144.57866.91281134.18577.5153199.9428610178147.