实验11 PSD位置传感器实验

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1、实验11PSD位置传感器实验半导体光电位置敏感器件(Position-SensitiveDetector)是一种对其感光面上入射光点位置敏感的半导体，也即当光点在器件感光面的不同位置时，就对应有一个不同的输出电信号。这种器件也简称为PSD。【实验目的】1、了解PSD光电位置敏感器件的基本原理与结构。2、掌握正确连接PSD位置传感器的线路连接以及测量。3、学习用逐差法和作图法处理数据。【仪器用具】主机箱、PSD传感器位移装置、PSD传感器实验模板，导线。【实验原理】PSD主要由硅、锗等半导体材料，利用蒸发金属薄膜工艺，离子注入技术，外延生

2、长工艺以及热扩散技术制成。事实上，它是一种具有均匀电阻薄层表面的平面型PIN光电二极管，但它是建立在横向光电效应基础上的。图11-1PSD工作原理图图11-1表示了PSD的工作原理，其中图(a)为PIN型的PSD截面结构示意图，表面层P为感光面，在其两边各有一信号输出电极，底层的公共电极是用于加反偏电压。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流和，显然。而和的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PSD表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可

3、简化为图(b)所示的电位器模型，其中、为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然、正比于光点到两个输出电极间的距离。因为所以可得当入射光恒定时，恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离X与成线性关系，与入射光点强度无关。通过适当的处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。【实验内容与要求】1、按图11-2接线：图中左边小框中：红、黑、黄、白、黄插孔在PSD传感器装置座底部侧面上。其中红、黑为激光电源输入端，黄、白、黄为PSD传感器输出端接入PSD传感器实验模板电路中，并将实验模板中的与接，与接（注：V03、Vi3、Vi4、V05不用接线

4、）与接，与接。图11-2PSD位置传感器实验接线2、打开主机箱电源，转动测微头，使激光光点在PSD上的位置从一端移向另一端。此时电压变化可在±4—5V之间，若未达到此值，可调输出增量旋纽。调节测微头，使激光光点在PSD的端点上。3、在PSD装置中旋上拉伸遮光筒并拉伸头部贴近激光器端面，反向转动测微头使光点向PSD另一端位移，每转动0.2mm记录数据填入表11-1。表11-1PSD传感器位移值与输出电压值记录的位置（mm）2.4502.6502.8503.0503.2503.4503.6503.8504.0504.250输出电压（V）5.

5、034.704.614.584.334.494.454.414.334.12记录的位置（mm）4.4504.6504.8505.0505.2505.4505.6505.8506.0506.250输出电压（V）3.903.673.443.233.002.772.342.312.061.82记录的位置（mm）6.4506.6506.8507.0507.2507.4507.6507.8508.0508.250输出电压（V）1.591.341.040.740.600.310.08-0.16-0.43-0.69记录的位置（mm）8.4508.65

6、08.8509.0509.2509.4509.6509.85010.05010.250输出电压（V）-0.92-0.93-0.94-0.95-0.96-0.97-0.94-0.96-1.03-1.331、根据表11-1所列的数据，计算量程为3mm、4mm时的非线性误差。模拟曲线为：y=-0.9319x+7.6195x=3mm,y=4.8238=│(4.58-4.8238)/4.8238│=5%X=4mm,y=3.8919【思考问题】1.入射光点大小对测量有什么影响？答：在一定范围内，光点大小对测量结果影响不大，如果入射光点过大，则会影响

7、测量的灵敏度，同时接收器上可能会产生较大的误差，导致少许的非线性误差。