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时间:2019-06-11
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1、实验2-4光电池光电特性测试实验目的1、了解光电池的工作原理和基本使用方法;2、掌握光电池的伏安特性及其测试方法。实验内容1、光电池开路电压特性测试;2、光电池短路电流特性测试。实验仪器1、光电探测原理实验箱1台2、连接导线若干实验原理1、结构原理光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用时实质就是电源,电路中有了这种器件就不需要外加电源。光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结,当光照射到PN结的一个面,例如P型面时,若光子能量大于半导体材料的禁带宽度,那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴,电子-空穴对从表面
2、向内迅速扩散,在结电场的作用下,最后建立一个与光照强度有关的电动势。图2-4.1为硅光电池原理图。其中(a)结构示意图;(b)等效电路。图2-4.1硅光电池原理图2、光电池基本特性(1)光谱特性光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的,如图2-4.2。(2)光照特性光电池在不同光照度下,其光电流和光生电动势是不同的,它们之间的关系就是光照特性,如图2-4.3。实验步骤1、开路电压特性测试实验装置原理框图如图2-4.4所示。(1)将“光电池电压输出+”端与电压表“+”端相连,“光电池电压输出-”端与电压表“-”端相连。电压表档位调至2V档,“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位
3、置。(2)打开电源开关。顺时针调节“光照度调节”旋钮,逐渐增大光照度,记下不同光照度下的开路电压值,填入表2.4.1。表2.4.1光照度(Lx)0103050100200300光生电压(mV)(3)关闭电源开关,照度值调至最小,拆除所有连线。(4)作出光照度—开路电压特性曲线。2、短路电流特性测试实验装置原理框图如图2-4.5所(1)将“光电池电压输出+”端与电流表“+”端相连,“光电池电压输出-”端与电流表“-”端相连。电流表档位调至20μA档,“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。(2)打开电源开关。顺时针调节“光照度调节”旋钮,逐渐增大光照度,记下不同光照度下的
4、短路电流值,填入表4.2。表4.2光照度(Lx)0103050100200300光生电流(μA)(3)关闭电源开关,照度值调至最小,拆除所有连线。(4)作出光照度—短路电流特性曲线。实验数据:(在实验报告后面)数据处理:作出光照度—开路电压特性曲线:作出光照度—短路电流特性曲线:心得体会:通过该实验了解了光电池的工作原理和基本使用方法;并掌握光电池的伏安特性及其测试方法。思考题比较光照度-开路电压和光照度-短路电流曲线的异同,并对两条曲线进行分析。答:??????
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