操作步骤
1.光电二极管反向伏安特性的测量
(1)负载RL选择RL1=2.4K。 (2)电流表档位调节至20μA档，顺时针调节照 度调节旋钮，使照度值为50Lx，记录此时 电流表读数。 (3) 调节“幅度调节”旋钮电压表显示为2.00V， 记下光电二极管所加反向偏压为2V时电流 表的读数。 (4)重复步骤3，分别记下反向偏压为4V.6V.8V 和10V时的电流表读数。 (5)重Байду номын сангаас上述步骤。分别测量光电二极管在 100Lx.200Lx和300Lx照度下，不同偏压下的 光生电流值，并分别作出伏安特性曲线。 比较四条伏安特性特性曲线有什么不同。
硅光电池原理图
4、光电池的特性参数
（1）光电池的光照特性 光电池的开路电压VOC和短开路电流ISC随入 射光照度变化的规律 。 VOC随入射光照度按 对数规律变化，ISC 与入射光照度成线性 关系 。
（2）光电池用作探测器时，通常是以电流源 形式使用，总要接负载电阻RL，这时电流 入射光强不在成线性关系， RL相对光电池 内阻Rd越大，线性范围越小
光电二极管在电路中一般是处于 反向工作状态，在没有光照射时，反 向电阻很大，反向电流很小（一般小 于0.1微安），这个反向电流称为暗电 流，当光照射在PN结上，形成光电流。 光的照度越大，光电流越大。如果在 外电路上接上负载，负载上就获得了 电信号。因此光电二极管在不受光照 射时处于截止状态，受光照射时处于 导通状态。
(3)入射光强-负载特性曲线 描述的是在相同照度下，输出电压、输 出电流、输出功率随负载变化的规律



当RL＜＜Rd时，可近似看做短路，输出电流为ISC， 与入射光强成正比，RL越小，线性度越好，线性 范围越大。 当RL为∞时，可近似看做开路，输出电压为VOC。 随着RL的变化，输出功率也变化，当 RL RM 时，输出功率最大，RM称最佳负载。
光电二极管
2、光电二极管的特性参数
（1）伏安特性 无光照时，p-n结上的电压V和通过它的电流的伏安关 系为 I I (eqV / KT 1)
D SO
有光照时，产生光生电流IS
P I S q h
则总电流I为
I I SO (eqV / KT 1) I S
光照P—N结的伏安特性
实验原理
1．光电二极管的结构
光电二极管的核心是一个PN结，但与普通 二极管不同的是管壳上有玻璃窗口能接收外 部的光照，光电二极管PN结势垒区很薄， 光生载流子的产生主要在PN结两边的扩散 区，在PN结内建电场作用下，光生载流子 在耗尽区两侧产生积累并扩散，产生光电流。 光电流主要来自扩散电流而不是漂移电流。
（4）暗电流
当没有光照射时，光电二极管的反向饱和电 流称为暗电流。
3、光电池的结构


光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电池在有光线作用时实质就是电源，电路中有 了这种器件就不需要外加电源。 它是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一 个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料 的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一 对自由电子和空穴， 电子-空穴对从表面向内迅速 扩散， 在结电场的作用下，最后建立一个与光照 强度有关的电动势。
5.入射光强-负载特性测试
（1）按图连接线路，光照度取50Lx，将电压 表选择2V档，电流表选择200μA档。 （2）分别测出负载电阻Ｒ为下表所示值的电 流和电压。
负载（Ω）
电流（μA） 电压（mV）
0
2.4Ｋ（RL1）5.6Ｋ（RL2）10Ｋ（RL3） 51Ｋ（R1） 100Ｋ（R2）
（3）作出50Lx光照度下光电池的光生电流.光生电 压随负载变化的曲线。 （4）光照度取100Lx.200Lx.300Lx，重复上述步骤。 （5）作出100Lx.200Lx.300Lx 50Lx光照度下光生电流. 光生电压负载变化的曲线，比较四条曲线的不同， 并加以分析。
光电探测原理实验
实验目的
1.了解光电二极管和光电池的工作原理和 使用方法。 2.掌握光电二极管和光电池的光照特性及 其测试方法。 3.理解光电二极管和光电池的伏安特性并 掌握其测试方法。
实验仪器
光电探测原理实验箱
实验内容
1．光电二极管伏安特性的测量。 2．光电二极管光照特性测量。 3．光电池照度—电流特性测试。 4．光电池照度—电压特性测试 。 5．光电池入射光强-负载特性测试 。
3.光电池照度—电流特性测试

分别测出下表所示光照度和负载下的光生电流。作 出光照度—电流特性曲线，并对曲线进行分析。
光照度（Lx） R=0 R=2.4K 光生电流（μ A） 光生电流（μ A）
0 20 40 60 80 100 120 140 160
4.光电池照度—电压特性测试
分别测出下表所示光照度下的光生电压，作 出光照度—开路电压特性曲线。
2.光电二极管在-6V偏压下光照特性测量
（1）照上图连接线路，载RL选择RL1=2.4K， 电流表档位调节至20μA档。 （2）调节“幅度调节”旋钮，使电压表指示 为6伏。 （3） 将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最 小值，测-6V偏压下的电流，即为暗电流值。 （4）分别测出光照度为25LX.50LX.100 LX.150 LX.200 LX.250LX.300 LX时的电流值。 （5）绘出光电二极管的光照特性曲线。


在PN结开路时，光伏探测器的输出电压称为开路 电压： IS kT VOC ln( 1) q IOS 若将PN短路（即V=0），可得短路电流为 ：
I SC q IS P h
（2）光谱特性
（3）光照特性 光电二极管在一定负偏压下，当入射光的强 度发生变化时，通过光电二极管的电流随 之变化，在较小负载电阻下，光电流和照 度成线性关系