光电检测实验报告
光电检测试验报告
重庆理工大学光电信息学院
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敏传感器叫光敏电阻。
光敏电阻采
用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏
度。
内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： ????p?e??p??n?e??n ，e
为电荷电量，?p为空穴浓度的改变量，?n为电子浓度的改变量，?表示迁移率。
当两端加上电压U后，光电流为：Iph?A????U d式中A为与电流垂直的外表，d为电极间的间距。
在一定的光照度下，??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，说明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
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
实验仪器:
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，由用户自备或选配〕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，光电阻越大，那么灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比拟分析。
2. 光
敏电阻的暗电流、亮电流、光电流
按照图1-5接线，分别在暗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亮=U亮/R，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大那
么灵敏度越高。
3. 光敏电阻的伏安特性测试
按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V间选用，每次在一定的光照
条件下，测出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，同时算出此时光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据
画出光敏电阻的伏安特性曲线。
光敏电阻伏安特性测试数据表〔暗光〕工作电压 2 4 6 8 10 Ur v 0.67 3 5 7 9 电阻 KΩ∞∞∞∞∞电流μA 0 0 0 0 0 光敏电阻伏安特性
测试数据表〔正常环境光照〕电压〔伏〕 2 4 6 8 10 Ur v 1.918 3.836 5.754 7.637 9.581 电阻KΩ 4.82 4.56 4.56 4.48 4.66 电流μA 17 36 54 73 90 光敏电阻伏安特性测试数据表〔有光源照射〕电压〔伏〕 2 4 6 8 10 Ur v 1.962 3.924 5.886 7.848 9.811 电阻KΩ 2.1 2.11 2.0 2.0 1.96 电流μA 18 36 56 76 96 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，光源用高亮度卤钨灯，〔实
验者可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UCC=2V开始到UCC=12V，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻
在相对
UR光照度从“弱光〞到逐步增强的电流数据，即：Iph?，同时求出此时光敏
电阻
1.00K?的阻值，即：Rg?Ucc?UR 。
这里要求尽量多的测点〔不少于15个〕不
同照度下的电IPh流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的
数据点能够绘出较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：2 v 〕照度电流 0.016 0.069 0.202 0.564 0.623 0.018 Ur v 0.118 0.063 0.048 0.042 0.041 0.113 光电流μA 20 23 23 23 23 21 光敏电阻光照特性测试数据表〔电压：4 v 〕照度电流 0.021 0.136 0.258 Ur v 0.18 0.1 0.09
光电流μA 45 48 光敏电阻光照特性测试数据表〔电压：6 v 〕照度电流0.029 0.065 0.226 0.368 Ur v 0.39 0.24 0.15 0.13 光电流μA 68 69 72 72 根据以上实验数据画出光敏电阻的一组光照特性曲线。
实验数据处理：数据处理使用MATLAB软件绘图。
根据以上数据，处理后可得到光敏电阻的伏安特性曲线：
48 0.62 0.12 72
根据以上数据，处理后可得到光敏电阻的光照特性曲线：
实验结论与讨论：
对数据处理后的上图为光电阻伏安特性曲线和光照特性曲线。
本实验原理较为简单，操作简便。
由于实验器件缺少照度计，因此利用万能表测量照度电流。
处理数据时，Ur 是电阻R的电压，对于光敏电阻的电压
Ug=U-Ur，还有就是计算过程中要注意单位是否一致。
由于光敏电阻特性随光照变化而变化，在附加有源光照时，一定要对准光敏电阻，否那么变化不明显。
实验二光敏电阻的应用-----暗光亮灯电路
实验原理:
图2-1所示即为“光敏灯控〞实验单元内的实际电路,在放大电路中,当光照度下降时晶体管T基极电压升高，T导通,集电极负载LED流过的电流增大,LED发光,这是一个暗通电路.。
实验所需部件:
光敏电阻、光敏灯控电路(也可自行用实验选配单元接线)、发光二极管、电压表
实验步骤:
1. 按照仪器面板所示，将光敏电阻对应接入“光敏灯控〞单元的“光敏入〞，“发光管〞端口与工作台上实验模板上的发光管相接。
调节“暗光控制〞电位器，，使在实验室光照环境下发光管不亮。
2. 然后改变光照条件，分别用白纸、带色的纸和遮光罩改变光敏电阻的光照，当光照变暗到一定程度时发光管跳亮。
这就是日常所用的暗光街灯控制电路的原理。
图2-1 光敏灯控电路
3. 根据图2-1暗通电路原理,试设计一个亮通控制电路.
实验结论与讨论：
通过连接器件后LED发光了，说明实验线路连接正确。
本实验我们对光敏电阻、三极管的原理和工作过程有一定的了解，同时将平时
的理论学习与实践相结合起来，在实验过程中动手能力也得到了锻炼。
实验三光敏二极管特性实验
实验原理:
光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的
PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。
光敏二极管的伏安特性
相当于向下平移了的普通二极管，无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电
流，此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化
而变化。
光敏二极管结构见图3-1。
实验仪器:
光敏二极管、稳压电源、负载电阻(实验选配单元中可变电阻)、遮光罩、光源、
图3-1光敏二极管原理
电压表(自备4 1/2位万用表).、微安表〔或自备4 1/2位万用表上的200mA 档〕、照度计〔自备或另购〕实验步骤:。