实验四光电池特性测试

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1、实验四光电池特性测试实验原理：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结光电器件。按用途光电池可分为两大类，即太阳能光电池和测量光电池。太阳能光电池主要用作电源，对它的要求是转换效率高、成本低。测量光电池的主要功能是作为光电探测用，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好、寿命长，被广泛应用在光度、色度、光学精密计量和测试屮。光电池核心部分是一个p-n结，一般做成面积较大的薄片拉来接收更多的人射光。根据光电池的结构和其光生伏特效应的工作原理，当负载接入PN两

2、极（电路中的E）后即得到功率输出。在一定光照度下，硅光电池的伏安特性呈非线性。因此设计出如下伏安特性测试电路，见图4-1。并且冇理想的伏安特性曲线，如图4-2。图4-2硅光电池伏安特性曲线图4-3光电池的光照特性曲线当光照射硅光电池的时候，将产生一个由N区流向P区的光生电流Iph;同时由于PN结二极管的特性，存在正向二极管管电流ID,此电流方向与光生电流方向相反。在一定的光照度下，当光电池被短路时，结电压V为0.负载电阻在20欧姆以下时，短路电流与光照有比较好的线性关系，负载电阻过大，则线性会变坏。4-3为硅光电池的光照特性曲线。开路电压与光照

3、度之间为对数关系，因而具有饱和性。因此，把硅光电池作为敏感元件时，应该把它当作电流源的形式使用，即利用短路电流与光照度成线性的特点，这是硅光电池的主要优点。实验所需器件：两种光电池、各类光源、实验选配电路、电压表（万用表）自备、微安表（毫安表）、激光器、照度计（用户选配）实验步骤：图7-1为光电池结构原理及测试电路，图中E为光电池。1.光电池短路电流测试：光电池的内阻在不同光照时是不同的，所以在测得暗光条件下光电池的内阻后（图7-1左），应选用相对小得多的负载电阻。（这样所测得的电流近似短路电流），试用阻值为1、5、10、20、30Q或更大的负

4、载电阻接入测试电路。打开光源，在不同的距离和角度照射光电池，记录光电流的变化情况，可以看出，负载电阻越小（小于20欧姆），光电流与光强的线性关系就越好。2.光电池光电特性测试：光电池的光生电动势与光电流和光照度的关系为光电池的光电特性。如图4-4所示，组装好光通路组件，用遮光罩盖住光电器件模板，用电压表或41/2位万用表测得光电池的电势，取走遮光罩，打开光源灯光，改变灯光投射角度与光电池的距离，即改变光电池接收的光通量，测量光生电动势与光电流的变化情况，并将测试数据整理制成表格。4-4光电特性实验装置原理框图1.硅光电池的伏安特性测试按照图4-

5、5所示连接好实验线路，其屮负载电阻用选配单元屮的可调电阻（从0?调至5K?）,由实验者自行连接到电路中。光源用白炽灯灯，分别选用“弱光”、“中光”和“强光”三种照度。图4-5伏安特性实验装置原理框图将可调光源打幵，每次在一定的照度下，调节实验选配单元中的可调电阻并用万用表确定阻值，然后测出一组硅光电池的开路电压UOC和取样电阻R1两端的电压UR1,则光电流I=UR1/R1（R1为取样电阻的阻值），改变负载电阻，测出尽可能多的数据点，以绘出完整的伏安特性曲线。，然后再另两种光照度下重复上述实验。最后根椐实验数据画出硅光电池的伏安特性曲线。注意事项

6、：光电池串、并联时请注意电压极性，以免电压相互抵消或短路。实验结果：1.光电池短路电流测试：负载电阻R负载电阻R2.光电池光电特性测试：可以看出，它们之间的关系是非线性的，当达到一定程度的光强后,开路电压就趋于饱和了。3.硅光电池的伏安特性测试硅光电池伏安特性测试数据表（照度：弱）根据实验数据画出硅光电池的伏安特性曲线。硅光电池的伏安特性测试结论：硅光电池作为半导体光电探测器的一个基本单元，其结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、在空间能直接利用太阳能转换成电能的优点，不仅成为航天工业上的重要电源，还被广泛地利用于供电困难的场所和人们的日

7、常生活中。