光电检测实验报告

2/2光电检测实验报告光电检测试验报告专业：应用物理学姓名：叶长军学号：10801030125指导教师：王颖实验时间：2021.4重庆理工大学光电信息学院实验一光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：????p?e??p??n?e??n，e为电荷电量，?p为空穴浓度的改变量，?n为电子浓度的改变量，?表示迁移率。当两端加上电压U后，光电流为：Iph?A????Ud式中A为与电流垂直的表面，d为电极间的间距。在一定的光照度下，??为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。图1-2光敏电阻的伏安特性曲线图1-3光敏电阻的光照特性曲线实验仪器:稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（做光照特性测试，由用户自备或选配）实验步骤:1.测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比较分析。2.光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图1-5接线，分别在暗光及有光源照射下测出输出电压暗和U亮，电流L暗=U暗/R,亮电流L亮=U亮/R，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。3.光敏电阻的伏安特性测试按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V间选用，每次在一定的光照条件下，测出当加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R两端的电压UR，和电流数据，同时算出此时光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据画出光敏电阻的伏安特性曲线。光敏电阻伏安特性测试数据表（暗光）工作电压246810Urv0.673579电阻KΩ∞∞∞∞∞电流μA00000光敏电阻伏安特性测试数据表（正常环境光照）电压（伏）246810Urv1.9183.8365.7547.6379.581电阻KΩ4.824.564.564.484.66电流μA1736547390光敏电阻伏安特性测试数据表（有光源照射）电压（伏）246810Urv1.9623.9245.8867.8489.811电阻KΩ2.12.112.02.01.96电流μ光敏电阻的光照特性测试按照图1-5接好实验线路，负载电阻R选定1K，光源用高亮度卤钨灯，（实验者可仔细调节光源控制旋钮，得到不同的光源亮度），每确定一种亮度后改变测试电路工作电压从0V-12V.从电源电压UCC=2V开始到UCC=12V，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相对UR光照度从“弱光”到逐步增强的电流数据，即：Iph?，同时求出此时光敏电阻1.00K?的阻值，即：Rg?Ucc?UR。这里要求尽量多的测点（不少于15个）不同照度下的电IPh流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的数据点能够绘出较为完整的光照特性曲线。光敏电阻光照特性测试数据表（电压：2v）照度电流0.0160.0690.2020.5640.6230.018Urv0.1180.0630.0480.0420.0410.113光电流μA202323232321光敏电阻光照特性测试数据表（电压：4v）照度电流0.0210.1360.258Urv0.180.10.09光电流μA4548光敏电阻光照特性测试数据表（电压：6v）照度电流0.0290.0650.2260.368Urv0.390.240.150.13光电流μA68697272根据以上实验数据画出光敏电阻的一组光照特性曲线。实验数据处理：数据处理使用MATLAB软件绘图。根据以上数据，处理后可得到光敏电阻的伏安特性曲线：480.620.1272根据以上数据，处理后可得到光敏电阻的光照特性曲线：实验结论与讨论：对数据处理后的上图为光电阻伏安特性曲线和光照特性曲线。本实验原理较为简单，操作简便。由于实验器件缺少照度计，因此利用万能表测量照度电流。处理数据时，Ur是电阻R的电压，对于光敏电阻的电压Ug=U-Ur，还有就是计算过程中要注意单位是否一致。由于光敏电阻特性随光照变化而变化，在附加有源光照时，一定要对准光敏电阻，否则变化不明显。实验二光敏电阻的应用暗光亮灯电路实验原理:图2-1所示即为“光敏灯控”实验单元内的实际电路,在放大电路中,当光照度下降时晶体管T基极电压升高，T导通,集电极负载LED流过的电流增大,LED发光,这是一个暗通电路.。实验所需部件:光敏电阻、光敏灯控电路(也可自行用实验选配单元接线)、发光二极管、电压表实验步骤:1.按照仪器面板所示，将光敏电阻对应接入“光敏灯控”单元的“光敏入”，“发光管”端口与工作台上实验模板上的发光管相接。调节“暗光控制”电位器，，使在实验室光照环境下发光管不亮。2.然后改变光照条件，分别用白纸、带色的纸和遮光罩改变光敏电阻的光照，当光照变暗到一定程度时发光管跳亮。这就是日常所用的暗光街灯控制电路的原理。图2-1光敏灯控电路3.根据图2-1暗通电路原理,试设计一个亮通控制电路.实验结论与讨论：通过连接器件后LED发光了，表明实验线路连接正确。本实验我们对光敏电阻、三极管的原理和工作过程有一定的了解，同时将平时的理论学习与实践相结合起来，在实验过程中动手能力也得到了锻炼。实验三光敏二极管特性实验实验原理:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入