光电二三极管特性测试实验报告

2光敏二极管特性测试试验一、试验目的学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法；二、试验内容1、光电二极管暗电流测试试验2、光电二极管光电流测试试验3、光电二极管伏安特性测试试验4、光电二极管光电特性测试试验5、光电二极管时间特性测试试验6、光电二极管光谱特性测试试验7、光电三极管光电流测试试验8、光电三极管伏安特性测试试验9、光电三极管光电特性测试试验、光电三极管时间特性测试试验、光电三极管光谱特性测试试验三、试验仪器1、光电二三极管综合试验仪12、光通路组件13、光照度计14、电源线15、2#迭插头对〔红色，50cm〕106、2#迭插头对〔黑色，50cm〕107、三相电源线18、试验指导书11、概述随着光电子技术的发进展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管〔APD〕等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－PNPINPN了解其类型及性能是格外重要的。光敏二极管和光电池一样，其根本构造也是一个PN结。与光电池相比，它的突砷化铅光敏二极管等很多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在试验际中使用最为广泛。光敏三极管与光敏二极管的工作原理根本一样，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差异仅在于光线照耀在半导体PNPN2、光电二三极管的工作原理PN二极管和光电三极管即为光电伏特器件。NPNIccEeU0RLVINPNIccEeU0RLVIΦ+-EμAb)图2光敏二极管构造示意图和图形符号b)根本电路

图3光敏三极管a)构造示意图b)根本电路PNNPNhPNPN二极管就把光信号转换成了电信号。3〔a〕所示。当光敏三极管按图3〔b〕所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，放射结正电流放大作用相像，它使集电极电流是原始光电流的(l+β流将随入射光照度的转变而更加明显地变化。GeSiNPNPNP4光BE光BESiO2PNEJN＋ECECIΨ βIΨR BL(1+β)iV E-(a)光敏三级管构造 (b)使用电路图4 光敏三极管构造及等效电路

(c)等效电路光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极和集电极并联：集电极-基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。不同之处是，集电极电流〔光电流〕由集电结上产生的iφ三极管只引出E、C两个电极，体积小，光电特性是非线性的，广泛应用于光电自动掌握作光电开关应用。3、光电二三极管的根本特性暗电流值即为光电二、三极管的暗电流。光电流极管在某特定光照下的光电流。光照特性ERL系；在无偏压工作状态下，只有RLRL时间电流与光功率呈非线性关系。图5 光电二极管的光照特性伏安特性光电二极管的伏安特性的数学表达式如下：I=I0[1－exp(qV/kT)]＋ILV〔正向电压为正，反向电压为负qk，TPN为无偏压状态下光照时的短路电流，它与光照时的光功率成正比。(光电二极管的伏安特性如以下图所示)0003 000Ee=202A) 10000lx2AcmcI5000lx1 2023lx1000lx-4 -8

V(V)

-126光电二三极管的伏安特性曲线响应时间特性频响比光敏二极管差得多，锗光敏三极管的频响比硅管小一个数量级。5τ90%峰值处所需的时间称为探测器的上90%10%所需的时间称为下降时间。如下图(a)10.90.1t t t(b)7上升时间和下降时间〔a〕入射光脉冲方波〔b〕响应时间光谱特性示，试验中光电二三极秘的响应范围为400~1100nm，峰值波长为800~900nm，由因此，试验所测出的光谱响应曲线呈上升趋势。五、留意事项1、当电压表和电流表显示为“1＿”是说明超过量程，应更换为适宜量程；2、连线之前保证电源关闭。6测试的数据不准确。4、光电二极管偏压不要接反。六、试验步骤管构造件装入对应光器件插座中。1、光电二极管暗电流测试8RL20M，再8I V/RL暗8组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM2“光照度调整”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，翻开照15V，关闭电源。〔7压不变〕按图8所示的电路连接电路图，负载RL选择RL15=20M。翻开电源开关，等电压表读数稳定后测得负载电阻RLV15V30程中电压表需一段时间后才可稳定)试验完毕，直流电源调至最小,关闭电源，撤除全部连线。2、光电二极管光电流测试试验装置原理图如图9所示。9组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM2S19连接电路图，RLRL4=1K约为环境光照6V，请出此时电流表的读数，即为6V，300lx连线。3、光电二极管光照特性8试验装置原理框图如图9所示。组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM2S19RLRL4=1K将“光照度调整”旋钮逆时针调整至最小值位置。翻开电源，调整直流电为“1＿”时说明超出量程，应改为适宜的量程再测试。〔μA〕

100 300 500 700 800将“光照度调整”旋钮逆时针调整到最小值位置后关闭电源。10〔0，RLRL4=1K10光照〔Lx〕0 100 300 500 700 8009〔μA〕

翻开电源，顺时针调整该光度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为适宜的量程再测试。依据上面两表中试验数据，在同一坐标轴中作出两条曲线，并进展比较。连线。4、光电二极管伏安特性试验装置原理框图如图8所示。9组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM2S19RLRL5=2K1012翻开电源顺时针调整照度调整旋钮，使照度值为500Lx，保持光照度不变，0V、2V，4V、6V、8V、10V、12V表读数，填入下表，关闭电源。〔20V，以免烧坏光电二极管〕〔V〕0-2〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕500Lx照度下的光电二极管伏安特性曲线。300Lx800Lx下的光生电流值，在同一坐标轴作出伏安特性曲线。并进展比较连线。5.光电二极管时间响应特性测试组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM2S111RLRL=1KTP1TP2，TP1AA11翻开电源，白光对应的发光二极管亮，其余的发光二极管不亮。用示波器的第一通道与接TPGN〔即为输入的脉冲光信号用示波器的其次通道接TP2信号清楚为止，并作出试验记录〔描绘出两个通道波形。个通道信号的变化，并作出试验记录〔描绘出两个通道的波形〕并进展分析。试验完毕，关闭电源，撤除导线。6、光电二极管光谱特性测试离散光谱。的单位入射功率的照耀下，光电探测器输出的信号电压或电流信号。即为()V()v P()或

()i

I()P()式中，P()为波长为时的入射光功率；V()P()I(则为输出用电流表示的输出信号电流。本试验所承受的方法是基准探测器法，在一样光功率的辐射下，则有()UKU ff

()(f为基准探测器显示的电压值，K为基准电压的放大倍数，f 为基准探测器的响应度。取在测试过程中,Uf取一样值,则试验所测测试的响应度大小由()Uf(的大小确定.以下图为基准探测器的光谱响应曲线。1.210.80.60.40.200 200 400 600 800 1000 1200 140012基准探测器的光谱响应曲线组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负J4使用彩排数据线相连。BM210V，关闭电源。13，RLRL10=100K13S2，S3，S4，S5，E〔留意：请不要同时将两个拨位开关拨上〕E，将电压表测试所得的数据S2重复操作步骤〔6E1314的读数，填入下表。红波长〔nm〕 〔605〕黄(585) 绿〔520〕蓝〔460〕紫〔400〕〔630〕基准响应度 电压〔mV〕光电流(U/R)响应度

0.61 0.56 0.42 0.25 0.06依据所测试得到的数据，做出光电二极管的光谱特性曲线。七．试验结果9〔Lx〕01003005007008000493145.257295314〔μA〕7光电二极管光照特性光电二极管光照特性350300u250200150系列1生1005000 200 400 600 800 光照度(LX)图十条件下〔Lx〕0100300500700800〔μA〕0104060901001201008060系列14020002004006008001000光电二极管光照特性流电生光光电二极管光照特性流电生光光照度(LX)偏压〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.931.902.232.352.452.53(2).300LX偏压〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.951.281.361.421.471.53光电二极管伏安特性光电二极管伏安特性232.5流电生光1.510.50500LX300LX-15 -10 -5 0偏压(V)3、光电二极管光谱特性测试波长〔nm〕630605585520460400基准响应度0.650.610.560.420.250.06R〔mV〕613