光电检测实验指导-部分

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1、光梳电极E1-1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頌传感器叫光敏电阻，又称为光导管。是一种均质的半导体光电器件，其结构如图1"所示。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻Z间有可能采用大的灵敏面积，提高灵敏度。光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和人气透过的儿个窗口都有适用的光敏电阻。利用光敏电阻制成的光控开关在LI常生活屮随处可见。当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：Act=Ap在上式中，e为电荷电量，w为空穴浓度的改变量，心为电了浓度的改变：S，"表示迁移率。当两端加上电压U后，A光电流为：5=—Z・Ud

2、式中A为为电流垂克的表面，d为电极间的间距。在一定的光照度下，3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,压和电流都不能超过规定的最高额定值。电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电200.250.200.150.100.051.20.6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光敏电阻的光照特性则如图1-3所示。不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在人多数的悄况下，曲线的形状都与图1-3类似。由于光敏电阻的光照特性是非线

3、性的，因此不适宜作测最型的线性敏感元件，在B动控制小光敏电阻常用作开关量的光电传感器。mil艳3紙化铅°100020003000X(10一1Qm)图14儿种光敏电阻的光谱特性实验所需部件：7)吃声味吉久稳压电源、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，由用户白备或选配）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，光电阻越人，则灵

4、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，分别在喑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^=U亮/R,亮电流与暗电流之羌称为光电流，光电流越人则灵敏度越高。3.光敏电阻的伏安特性测试按照图1・5接线，电源可从直流稳压电源+2—12V间选川，每次在一定的光照条件卜，测岀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，同时算出此吋光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据画出光敏电阻的伏安

5、特性曲线。光敏电阻伏女特性测试数据表（暗光）工作电压24681012Ur（伏）电阻（欧姆）电流光敏电阻伏安特性测试数据表（正常环境光照）电压（伏）21681012Ur（伏）电阻（欧姆）电流光敏电阻伏安特性测试数据表（冇光源照射）电压（伏）24681012Ur（伏）电阻（欧姆）电流4.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,光源用高亮度卤鹄灯，（实验者对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U（：c=2V开始到Ucc二12V,每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相

6、对光照度从“弱光”到逐步增强的电流数据，即：Iph=Ur,同时求出此时光頌电阻的阻11l.OOKOu_u值，即：R二—匕。这里要求尽量多的测点（不少于15个）不同照度下的电流数据,sI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岀綾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：）照度Ur（伏）光电流光敏电阻光照特性测试数据表（电压：）照度Ur（伏）光电流光敏电阻光照特性测试数据表（电压：）照度Ur（伏）光电流根据以上实验数据画出光敏电阻的一纽光照特性］

7、

8、

9、线。1.光敏电阻的光谱特性：用不同的半导体材料制成的光敏电阻有着不同的光谱特

10、性，见图l-4o当不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上，光験电阻就有不同的灵飯度。照图1・5接线，•其工作电源可选用直流稳压电源的负电源，用高亮度LED（红、黄、绿、蓝、口）作为光源,发光电源可选用直流稳压电源的正电源。发光管的接线可参照图1・6。限流电阻用选配单元上的1K〜100K档电位器，百先应置电位器阻值为最人，开启电源后缓慢调小阻值，使发光管逐步发光并至最亮，当发光管达到最高亮度时不应再改变限流电阻阻值，依次将各发光管接入光电器件模板上的发光管插座。发光管与光敏电阻顶端可用附件中的黑色软管连接（透镜对透镜）。分别测出光敏电阻在各种光源照射下的光电

11、流，光源激光红黄绿蓝白光电阻I光电阻11再用固体激光器作为光源，测