北方民族大学
课程设计报告
院（部、中心）电气信息工程学院
姓名学号
专业测控技术与仪器班级测控技术与仪器101
同组人员
课程名称光电技术综合技能训练
设计题目名称光敏二极管的性能测试
起止时间
成绩
指导教师签名盛洪江
北方民族大学教务处制
摘要
随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。

光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。

关键词:光敏二极管、ELVIS实验平台、LABView8.6、OSLO软件
引言
光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。

从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。

从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。

不同种类的光敏二极管，具不同的光电特性和检测性能。

光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。

与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。

光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。

按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。

目录
摘要 1
引言 1
目录 2
光敏二极管 3
光电效应 4
光电导效应 4
光生伏特效应 4
光敏二极管的工作原理 5
光敏二极管 5
LabVIEW软件5
总结 6
附录7
程序设计原理图7
结果图8
实验连线9
光敏二极管
光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。

从结构我上来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。

从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。

不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。

光敏二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。

光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。

光电效应
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。

光生伏特效应
光生伏特效应是一种内光电效应。

光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。

我们知道，PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子(电子)和N区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。

但是当光照PN结时，只要光子能量h大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子—空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和PN结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越PN结，使反向电流明显增大。

如果入射光的照度变化，光生电子—空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。

光敏二极管的工作原理
光敏二极管
光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏二极管的伏安特性如图3所示。

但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。

原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出（或仅有很小的漏电流）。

图3 光敏二极管的伏安特性曲线图4 光敏二极管的光照特性曲线。

LabVIEW软件
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC 开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与 C 和BASIC一样，LabVIEW[1]也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。

LabVIEW[1]的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。

LabVIEW[1]也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

总结
通过此次实验，我们了解到了光敏电阻，光电池，光电二极管等光电器件的结构，特性，和工作原理，认识到了光电器件在不同环境下的性质变化以及他们的基本运用，掌握了不少光电探测器件使用的知识以及ELVIS实验平台、LABView8.6、OSLO软件上的学习。

在此感谢老师的指导和教诲，我们一定会继续努力学好光电探测，多动脑筋多思考，多动手多实践，认真学习理论知识，以应对社会的发展，满足企业的需要，争取做出成绩来，回馈母校，回报社会！
附录
程序设计原理图
结果图
实验连线。