光敏传感器光电特性研究实验报告
【一】实验目的及实验仪器
实验目的1.了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。

2.了解硅光电池的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性
曲线。

3.了解硅光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照
特性曲线。

4.了解硅光敏电阻三极管的基本特性，测出它的伏安特性曲线和
光照特性曲线。

实验仪器FD-LS-B型光敏传感器光电特性实验仪，仪器由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池4种光敏传感器及可调电源、
电阻箱、数字电压表等组成。

【二】实验原理及过程简述
实验原理
1.光敏传感器的伏安特性
光敏传感器在一定的入射照度下，光敏元件的电流I与所加电压U 之间的关系称为光敏器件的伏安特性。

改变照度则可以得到一族伏安特性曲线。

它是传感器应用设计时选择电参数的重要依据。

光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的伏安特性典型曲线如图5-34-1、图5-34-2、图5-34-3、图5-34-4所示。

从上述4种光敏器件的伏安特性可以看出，光敏电阻类似一个纯电阻，其伏安特性线性良好，在一定照度下，电压越大光电流越大，但必须考虑光敏电阻的最大耗散功率，超过额定电压和最大电流都可能导致光敏电阻的永久性损坏。

光敏二极管的伏安特性和光敏三极管的伏安特性类似，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。

硅光电池在零偏置时，流过PN结的电流I=Ip(反相光电流)，故硅光电池在零偏置无光照时，输出电压为0，只有在硅光电池处于负偏置时，流过PN结的电流I=Ip-Is(反相饱和电流)=0，才能使硅光电池的输
出电压为零。

在一定的光照度下，硅光电池的伏安特性呈非线性。

2.光敏传感器的光照特性
光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性，有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性，它也是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。

光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的光照特性典型曲线如图5-34-5、图5-34-6、图5-34-7、图5-34-8所示.
从上述4种光敏器件的光照特性可以看出光敏电阻、光敏三极管的光照特性呈非线性，一般不适合作线性检测元件，硅光电池的开路电压也呈非线性且有饱和现象，但硅光电池的短路电流呈良好的线性，故以硅光电池作测量元件应用时，应该利用短路电流与光照度的良好线性关系。

所谓短路电流是指外接负载电阻远小于硅光电池内阻时的电流，般负载在20 Q 以下时，其短路电流与光照度呈良好的线性，且负载越小，线性关系越好、线性范围越宽。

光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，而光敏三极管在大电流时有饱和现象，故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。

实验过程
1、打开仪器箱，接通电源，调节电源电压为2V。

2、调节相对光照度，分别为2mV、4mV、12mV，记录电压值。

3、调节电压值4V、6V、8V、10V，操作同步骤2。

4、实验完成后，整理好数据，整理试验台。

【三】实验数据处理及误差计算：
1、根据实验所测，计算光敏电阻在不同参数下的电阻；
2、画出不同光照强度下光敏电阻的伏安特性曲线；
注：2mV、4mV、12mV是相对光照度。

【四】实验结果表达：
总结：光敏电阻的阻值随着光照强度的增加，阻值减小。

【五】误差讨论：
针对所计算的误差，详细分析其产生的原因。

系统误差：仪器不准确、读数不稳定。

随机误差：仪器精确度不高，测量的数据太少。

粗大误差：读数不准确。