光电实验报告

1、.实验原理普通光源（白炽灯）光谱为连续光谱，光谱为连续光谱（白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的电流）。利用分光三棱镜后，可以提供红色，黄色，绿色，蓝色等多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射出波长为630纳米的红色光（激光特性:单色性方向性相干性等）。白炽灯按用途可分为普通照明灯泡和专用照明灯泡。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好,易于大量生产、成本低、使用方便。因此，它始终是产量最大、应用最广泛的电光源。除作普通照明灯外，还可作航空、车辆、船舶用灯，医疗卫生、仪器、信号指示灯，舞台、放映、照相用灯，红外线加热，矿用、农

2、用、集鱼和测光标准灯等。半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、成本低、等优点，目前在激光器领域中已占据一半以上的市场份额，而且还在不断扩大，大有取代传统激光器的趋势。光敏电阻是应用光电导效应的元件。光电导效应就是在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的变化。光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节等场合，也可用于光控开关。光敏二极管，又叫光电二极管（英语：photodiode）是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此

3、，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。光电池（photovoltaiccell，注意photocell一般指光敏电阻），是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。光电池是根据光生伏特效应制成的，不需加偏压就能把光能转换成电能的P-N结的光电器件。当光照射到光电池P-N结上时，便在P-N结两端产生电动势。这种现象叫“光生伏特效应”，将光能转化

4、为电能。该效应与材料、光的强度、波长等有关。它是是能在光的照射下产生电动势的元件。用于光电转换、光电探测及光能利用等方面。光电池主要用于仪表，自动化遥测和遥控方面。太阳能电池作为能源广泛应用在人造地球卫星、灯塔、无人气象站等处。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。光电开关可以由一个光发射管和一个接收管组成光耦或光断续器。当发射管和接收管之间无遮挡时，

5、接收管有光电流产生，一旦此光路中有物体阻挡时光电流中断，利用这种特性可制成光电开关用来测速、计数、控制等。反射板式光电的抗光干扰能力稍差，对射式的好些，安全性属对射式光电更高，国外品牌进入中国开始阶段均是反射式，现在大的主流是对射式光电开关。红外线光电接近开关中有一个红外发射二极管和光敏三极管组成。当物体接近时，发射管发射的红外线被物体反射到接收管上，被接收管接收产生光电流，经采样放大和控制电路，可作为自动开关。若使某些强介电质物质的表面发生变化,随着温度的上升或下降,在这些物质表面上就会产生电荷的变化,这种现象称为热释电效应。这种现象在钛酸钡之类的强介电材料上表现得特别明显。释电红外传感器在

6、结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。光束是一种电磁波，具有振幅、相位、强度和偏振等参量和良好的相干性。如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号（如数字信号）的规律变化，那么该光束就受到了调制，达到“运载”信息的目的。实现光束调制的原理有振幅调制、频率调

7、制、相位调制、强度调制、脉冲调制、脉冲编码调制。从方法来说，即有电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制等。本实验用的是脉冲电光调制。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流i，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上0分别得到光电流i和i，显然i二i+1。而i和i的分流关系则取1201212决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。二、操作与观察得出结论按照讲义进行操作。对普通光源利用分光三棱镜后，可以提供红色，黄色，绿色，蓝色等多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射出波长为630纳米的红色光（激光特性:单色性方向性相干性等）。通过实验得出光敏电阻在不同的照度下

8、有不同的亮阻和暗阻：在不同的工作电压下有不同的亮阻和暗阻。光照特性如2-1，表21光照度（Lx）20406080100120140160180电流mA0.230.40.540.650.750.840.961.041.12图2-1光敏电阻光照特性实验曲线可以看出，电流随着光照度的增加而增大，基本成线性表2-2型号：G5528电压(U)00.511.522.533.544.55电流0.10.10.20.20.30.30.50(mA00.030.070.115938164照)度电流0.20.30.40.40.50.60.(100(mA00.060.130.2185296370Lx)电流0.30.40

9、.50.60.70.80.150(mA00.090.180.2766543391)图2-2光敏电阻伏安特性可以看出，照度越强，电压对电流改变越大，曲线基本成线性。表3-1照度Lx51015707580I(mA)0.020.060.090.460.470.49电流和电压基本成线性表5-1强度（Lx）05101595100电流5A）00.120.230.472.632.91电压（mV）00.100.190.240.320.32图5-2硅光电池开路电压短路电流表10-1位移量（mm）12345678910输出电压1-4.9-4.3-3.3-2.1-1.2-0.10.91.7(V)167168082.923.83输出电压1-4.9-4.3-3.3-2.1-1.3-0.10.81.8(V)473207802.943.85输出电压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激光点位移与输出电压关系三、问题与收获我们在