实验27光电传感器实验[管理资料]

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1、实验27光电传感器实验一、【实验目的】1.了解光电二极管和光敏电阻的特性.2.掌握光敏电阻的运用【实验仪器】光电模块，主控箱,万用表,0~20mA恒流源。二、【实验原理】1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大多数光电控制应用的传感器

2、都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。(1)光电导效应若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。它是一种内光电效应。光电导效应可分为本征型和杂质型两类。前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或

3、价带，从而使电导增加。杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。(2)光生伏特效应在无光照时，半导体PN结内部自建电场。当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下,在结区及其附近就产生少数载流子(电子、空穴对)。载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时,则因电场E的作用，电子漂移到N区，空穴漂移到P区。结果使N区带负电荷，P区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。三、【实验内容和要求】1、光敏电阻的特性测试+2v-+12v图11.1光敏电阻的伏安特性测试（a）按实验仪面板示意图接好实验线路，光

4、源用标准磚丝灯将检测用光敏电阻装入待测点，连结+2—+12V电源，光源电压0—24V电源（可调）。（b）先将可调光源调至一定的光照度，每次在一定的光照条件下，测出加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R1两端的电压Ur,从而得到6个光电流数据占^^，同时算出F1.（）（）胚2此时光敏电阻的阻值，即心=牛如。以后调节相对光强重复上述实验（要求至少在三个不同照度下重复以上实验）。（C）根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。刻度数（cm）135791113151719Ur（伏）8.808.438.168.00

5、7.897.857.797.767.72/阻欧电1(塑0.008800.008430.008160.008000.007890.007850.007790.007760.00772/光电流136186225250267274284289295/表2光敏电阻光照特性测试数据记录表（偏置电压：10v）表1光敏电阻伏安特性测试数据表（照度：500LX）电压（伏）24681012Ur（伏）1.603.194.806.387.969.54电阻（欧姆）250254250254256258光电流1.60X10-33.19X10-34.80X10-36.38X1

6、0-37.96X10-39.54X10-32、光敏二极管的特性测试实验3.1光敏二极管的伏安特性测试实验（a）按仪器面板示意图（图6）连接好实验线路，光源用标准鹄丝灯，将待测硅光敏二极管装入待测点，光源电源电压用+0V〜+24V（可调）o（b）将可调光源调至一定的照度，每次在一定的照度下，测出加在光敏二极管上的反偏电压与产生的光电流的关系数据，其中光电流/八俵&"00K。为取样电阻），以后逐步调大相对光强（3次），重复上述实验。表3光敏二极管伏安特性测试数据表（R1=1・O（）KQ）电压（伏）24681012Ur（伏）1.373.275.527.

7、199.1611.11电阻（欧姆）4602238711392801光电流0.001370.003270.005520.007190.009160.001111表4光敏二极管光照特性测试数据表（偏置电压：8v）刻度数（cm）135791113151719UR（伏）1.000.450.240.150.120.110.120.14().15光电流（A）0.001000.000450.000240.000150.000120.000110.000120.000140.00015/四、【数据记录及处理】画出伏安特性曲线:1.00.82000Lx0.6150

8、0Lx1000"500LxIS0.40.20oTl0?2""0?3677Ufi/V光敏二极管的伏安特性曲线光敏电阻的伏安特性曲线五、【分