光电技术实验...ppt

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1、光电信息技术实验Ⅰ实验六同步积分器的研究及其主要参数测量实验七多点信号平均器实验八线阵CCD驱动器与特性实验实验五相关器的研究及其主要参数测量实验四光电控制电路设计与装调实验三光电倍增管特性和参数的测试实验二硅光电池负载特性的测试实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试－、目的要求掌握光电二极管的工作原理和使用方法。进一步了解光电二极管的光照特性和伏安特性，为设计光电系统前置放大器打下基础。∧二、工作原理光电二极管是结型半导体光伏探测器件。当入射光子能量大于材料禁带宽度时，半导体吸收光子能量将产生电子空穴对。产生在PN结内的电子空穴对在

2、内建电场（光电二极管工作时加反向偏压Vb）作用下被分离，形成光生电势，产生光电流，如图1所示图1光电二极管工作原理图∧光电三极管的原理性结构如图2所示。正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路产生了一个被放大的电流：β为电流放大倍数。图2光电三极管工作原理图∧E4>E3>E2>E1>E0E4E3E2E1E0UI0E4>E3>E2>E1>E0E4E3E2E1E0UI0图3（a）光电二极管伏安特性曲线（b）光电三极管伏安特性曲线光电二极管和光电三极管的伏安特性曲线∧三、实验

3、内容测量光电二极管的光电流和照度特性曲线。测量光电二极管不同照度下的伏安特性曲线。∧图4光电二极管光照特性测试装置照度计直流稳压电源μA光电探测器调压变压器四、实验仪器及装置实验仪器：光电二极管、钨丝灯、调压变压器、照度表、毫安表、直流稳压电源等。实验装置如图4。∧实验二硅光电池负载特性的测试一、实验目的掌握硅光电池的正确使用方法。了解光电池零负载，以及不同负载时光电流与照度的关系。∧二、工作原理光电池具有半导体结型器件无源直接负载下的工作特性，工作原理如图1所示。RL外接负载为，Ip为光电流，ID为二极管结电流。光IφRLIDIANP图1光电池工作原理图∧I为通过负载的外电流：

4、其中ISC为光电流反向饱和电流。当为温度电压当量时，负载RL上的电压V=IRL给光电池正向偏压。当零负载时（RL=0），（1）式外电流为短路电流：S为光电流灵敏度，短路电流ISC和照度E成正比。当开路时，（RL=∞），（1）式外电流I=0则开路电压为：开路电压Voc与照度E几乎无关；所有照度下的开路电压Voc趋于光电池正向开启电压V=0.6伏，并小于这个电压值。∧最佳负载，负载在RL=0～∞之间变化按经验公式求出最佳负载：当RL≤Ropt时，并忽略光电池结电流，负载电流近似等于恒定短路电流。当RL>Ropt时，光电池结电流按指数增加,负载电流近似于指数形式减小。∧三、实验内容测定

5、电池零负载下Ip和E的关系。测定光电池不同负载情况下特性数据。∧四、实验仪表和器材硅光电池、照度计、钨丝灯、调压变压器、直流稳压电源、毫伏电压表、微安表、电阻和电位计等。∧图2光电池负载实验装置AR5R6RLCmvR3100ΩBG1R4VEI2I1μAG100Ω五、实验线路装置光电池负载实验线路装置如图2所示。∧光电池受光照后，产生光电流I2。在A、B两点的毫伏电压会产生偏转。调节稳压电源VE后，产生补偿电流I1，I1和光电流I2方向相反。调节电位计R5（粗调）和R6（细调）使补偿电流I1与光电流I2相减，并促使毫伏电压表G1指示为零。此时，表示A点和B点电位相同。相当于光电池在

6、A、B二点外电路为零状态下工作，根据电路平衡条件：则光电流为：∧实验三光电倍增管特性和参数的测试一、实验目的了解光电倍增管的基本特性。学习光电倍增管基本参数的测量方法。学会正确使用光电倍增管。∧二、实验原理工作原理光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳极所组成的，由图1所示。图1光电倍增管外形与结果原理示意图a)侧窗式b)端窗式c)原理示意图∧当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出光电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并加速后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上的新电子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又被D1～D2之间的电场所加速，打

7、到第二个倍增极D2上。并从D2上撞击出更多的新的二次电子。如此继续下去，使电子流迅速倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电子流比阴极发射的电子流一般大105～104倍。这就是真空光电倍增管的电子内倍增原理。∧供电分压器和输出电路光电倍增管的极间电压的分配一般是由图2所示的串联电阻分压器执行。最佳的极间电压分配取决于三个因素：阳极峰值电流、允许的电压波动以及允许的非线性偏离。图2光电倍增管供电电路-HVD1D2D3D4D5D6D7D811IA10IK123456789KA∧光电倍增管