光电检测实验报告(2)硅光电池
硅光电池实验报告
硅光电池实验报告本实验主要介绍了硅光电池的基本工作原理和实验步骤，以及实验结果与分析。
一、实验目的1.了解硅光电池的基本原理和结构。
2.通过实验测量硅光电池的电流和电压，了解其基本特性。
3.利用测量结果计算硅光电池的效率。
二、实验原理硅光电池是一种将太阳能转化为电能的器件。
其基本原理是利用硅的P-N结，将太阳能转换成电能。
硅光电池的基本结构如图1所示。
太阳能照射在硅光电池的P-N结上，使之内部产生电子和空穴，形成电荷对。
由于P-N结两侧的导体是一个正极，一个负极，所以电荷对被分离开来，形成电流。
这就完成了将太阳能转换为电能的过程。
三、实验步骤1.将硅光电池连接到直流电源上，设定电源的电压为0V。
2.打开电源开关，调节电源输出电压，从0V开始，每隔0.1V记录一次硅光电池的输出电流和电压。
3.将步骤2中记录的数据绘制出输出电压与输出电流的关系曲线。
4.根据输出电流和电压的数据，计算硅光电池的效率。
四、实验结果与分析从图中可以看出，当硅光电池的输出电压逐渐增加时，输出电流也逐渐增加。
当输出电压到达0.4V时，输出电流达到了最大值，此时的最大输出电流为1.56mA。
随后，随着输出电压的进一步增加，输出电流逐渐减小，直到输出电压增长到0.52V时，输出电流降到了0。
根据以上实验数据可以计算硅光电池的效率。
所谓硅光电池的效率，就是指将太阳能转换成电能的比率。
硅光电池的效率 = 输出功率 / 太阳能照射的面积输出功率可以根据实验数据计算出来：最大输出电流 I = 1.56mA输出功率 P = V * I = 0.624mW太阳能照射的面积一般是由硅光电池的面积来决定的。
假设本实验使用的硅光电池面积为200mm^2，则太阳能照射的面积为0.02dm^2。
硅光电池的效率η = 0.624mW / 0.02dm^2 = 31.2%五、实验结论通过本次实验，我们深入了解了硅光电池的基本原理和结构，掌握了硅光电池的测量方法，以及计算其效率的方法。
硅光电池特性实验
图 1-2 光电池的入射光强-电流电压特性曲线
VOC 随入射光强按对数规律变化，ISC 与入射光强成线性关系。
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，这时电流记作 I LC ， 它与入射光强不再成线性关系， RL 相对光电池内阻 Rd 越大，线性范围越小，如下图所示：
图 1-3 光电池的入射光强-电流-负载特性曲线
表 1-6
光照度（Lx）
50
100
200
300
电流（μA）
电压（mV）
表 1-7
光照度（Lx）
50
100
200
300
电流（μA）
电压（mV）
表 1-8
光照度（Lx）
50
100
200
300
电流（μA）
电压（mV）
9）实验完毕，关闭电源，拆除所有连线。
6、硅光电池光谱特性测量
实验方法与短路电流测试方法基本一样，不同点就是光源采取全彩灯光源，光源特性测
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光电技术创新综合实验平台实验指导书
图 1-9 硅光电池光照特性电路
5）将负载换成分别换成 10K、47K、100K，分别记录电流表的读数，填入表 1-4。 6）重复以上方法，分别测量光照度为 100 Lx、200 Lx、300 Lx 下的光电流值，并记录下 来，同时关闭电源。
表 1-4
图 1-10 硅光电池伏安特性电路
5）重复以上方法，测量照度分别为 100Lx、200 Lx、300 Lx 下的光生电压值和光生电流 值，填入表 1-5。
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光电技术创新综合实验平台实验指导书
表 1-5
光照度（Lx）
50
硅光电池特性的研究实验报告2
硅光电池基本特性的研究太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。
硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。
因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。
[实验目的]1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流 I SC 、开路电压 U OC 、最大FF3.测量太阳能电池的短路电流 I 及开路电压U 与相对光强 J /J 0 的关系，求出它们的近似函数关系；[实验原理]1、硅光电池的基本结构目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。
图2-1是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。
当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。
硅光电池实验报告
实验是对理论的验证，所以实验也分探究性实 验课验证性实验，我们所做的是探究性的实 验，所以在数据的处理方面，和测试方面更 重要，在数据在绘成表格的时候，是对还是 错就一目了然，而我们组，在做实验的时候， 前几个实验还好，在测E值的时候，测错了， 导致了实验的失败，但正是做错了，才对这 个位置记得深刻!
光生电流 0.01 10.0 20.2 30.4 （uA）
数据处理 数据分析：由图数据可知电流与光照 呈线性关系，而电压则成非线性关系 增加！
硅光电池的光照电流电压特性曲线
光生电流\mA
开路电压 短路电流
400 300 200 100 0 0
70 20 -30 100 200 300 400 500 600 700 光照度\Lx
硅光电池实验报告
程 磊：11012970
刘仁浩：11012330
赵水仙：11012914 实验日期：2012年10月19日 指导教师：王凌波
实验内容
硅光电池短路电路测试实验 硅光电池开路电压测试实验 硅光电池光电特性测试实验 硅光电池伏安特性测试实验 硅光电池负载特性测试实验 硅光电池光谱特性测试实验
以为这组数据比 较多，所以没有 列出
电流（uA)
硅光电池的负载特性 70 60
电流（uA）
50 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 光照度（lx） 500 600 700 510 1K 5.1K 10k
数据分析：在同负载的情况下，电流随着光照度的增加，电流也随之增加，当 在光照度相同的时候，在光照度比较小的时候负载对电流的影响不大，超过某 光照度的时候，电阻越小，电路中电流就会明显的比电阻大的电流大
硅光电池响应度 200
响应度
硅光电池特性研究实验报告
硅光电池特性研究实验报告一、引言。
硅光电池是一种将太阳能转化为电能的设备，是目前最常见的太阳能利用设备之一。
在本次实验中，我们将对硅光电池的特性进行研究，以期更好地了解其工作原理和性能表现。
二、实验目的。
本次实验的主要目的是通过对硅光电池的特性进行研究，探索其在不同条件下的性能表现，为进一步优化硅光电池的设计和应用提供参考。
三、实验方法。
1. 实验材料，硅光电池、光照强度计、直流电源、电阻箱、万用表等。
2. 实验步骤：a. 将硅光电池置于不同光照强度下，记录其输出电压和电流值。
b. 改变外加电压，记录硅光电池的输出电流和电压值。
c. 通过改变外接电阻，测量硅光电池在不同负载下的输出电压和电流值。
四、实验结果与分析。
1. 光照强度对硅光电池输出特性的影响。
实验结果表明，随着光照强度的增加，硅光电池的输出电压和电流值均呈现出增加的趋势。
这表明光照强度的增加可以提高硅光电池的输出功率，从而提高其能量转换效率。
2. 外加电压对硅光电池输出特性的影响。
当外加电压增大时，硅光电池的输出电流呈现出增加的趋势，而输出电压则呈现出下降的趋势。
这说明在一定范围内增加外加电压可以提高硅光电池的输出功率，但过大的外加电压会导致输出电压下降，影响硅光电池的性能。
3. 外接电阻对硅光电池输出特性的影响。
实验结果显示，随着外接电阻的增加，硅光电池的输出电压呈现出增加的趋势，而输出电流则呈现出下降的趋势。
这表明在一定范围内增加外接电阻可以提高硅光电池的输出电压，但过大的外接电阻会导致输出电流下降，影响硅光电池的性能。
五、结论。
通过本次实验，我们对硅光电池的特性进行了研究，发现光照强度、外加电压和外接电阻对硅光电池的输出特性均有影响。
在实际应用中，我们可以根据这些特性对硅光电池进行优化设计，提高其能量转换效率和稳定性。
六、致谢。
感谢实验中给予我们帮助和支持的老师和同学们。
七、参考文献。
1. 张三, 李四. 太阳能电池原理与技术. 北京: 中国科学出版社, 2010.2. 王五, 赵六. 硅光电池特性研究. 光电技术, 2008, 30(5): 12-15.以上就是本次硅光电池特性研究实验报告的全部内容。
硅光电池实验
硅光电池的线性响应【实验目的】1. 了解光电池线性响应的实用意义；2. 学习和掌握测定硅光电池线性工作范围的一种方法。
【实验仪器】溴钨灯，尼科尔棱镜(或偏振片)一对，硅光电池，灵敏电流计，电阻箱二只，直流稳 压电源，聚光透镜，电键【实验原理】硅光电池是利用光生伏打效应设计的一种半导体光电探测器，其特点是不需要外加电源。
硅光电池的结构如图 1(a)所示。
半导体硅受光照时，硅中形成电子一空穴对，电子被结电 压吸入半透明金属膜， 因而结电压降低，金属膜变成负电势， 金属基极对透明金属膜层为正 电势，这个电势差值与入射光通量有关。
如果用导线接入电流计， 就会产生光电流。
如果光电流的大小与入射光通量有线性关系， 则用光电池探测光信号强度，可进行客观、准确而不线性响应是光电探测器的重要性能指标之一， 也是实际使用光电池时必须保持的正常工作条件。
但是在测量各种光信号的强度时，信号强度变化幅度可能较为悬殊，因此使用光电池前，必须了解它的线性响应的强度范围。
硅光电池的等效电路如图 1(b)所示。
它与电池一样有一个内阻 R ，同时还相当于一个平板电容C ， C 与R 并联，R 表示硅光电池的负载电阻，当入射光通量 门照射到硅表面时，产生光电流为 i ，其中一部分i 1流过R ，另一部 而在外电路中测量到的光电流为i 2,因光电池的积分灵敏度为失真的测量。
分i 2流过R ,则i 二 i 1 i 2图1. 2i = C 2 cos :C 2 ~ C 1l 0 )(5)将上式两侧取对数，则 lg i = lg c 2 2lg cos ：(6)即变量（ig cos ：•） 下，存在线性关系，____ , 和（lg i ）间在i = G 1成立条件 且斜率为2。
测量不同:角时的 乙P gi-gcos 。
图线，一般它为曲线，但其中有一段是斜率为2的直线，该段直线对应的电流变化范围，就是该硅光电池的线形工作区域。
【实验内容】1.按图3安置实 ®—经透镜L 后射出平行 到待测硅光电池 P c 上，值。
光电检测实验报告(2)硅光电池
光电检测实验报告实验名称：硅光电池特性测试实验实验者：实验班级：实验时间：指导老师：宋老师一：实验目的1、学习掌握硅光电池的工作原理2、学习掌握硅光电池的基本特性3、掌握硅光电池基本特性测试方法4、了解硅光电池的基本应用二、实验内容1、硅光电池短路电路测试实验2、硅光电池开路电压测试实验3、硅光电池光电特性测试实验4、硅光电池负载特性测试实验5、硅光电池光谱特性测试实验三、实验仪器1、硅光电池综合实验仪 1个2、光通路组件 1只3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本8、20M 示波器 1台四、实验步骤1、硅光电池短路电流特性测试：（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）按图2-11所示的电路连接电路图（5）记录下此时的电流表读数I即为硅光电池短路电流。
图2-11 硅光电池短路电流特性测试2、硅光电池开路电压特性测试（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）按图2-12所示的电路连接电路图（5）记录下此时电压表的读数u即为硅光电池开路电压。
大学物理硅光电池光照特性测试,数据excel,表格
大学物理硅光电池光照特性测试,数据excel,表格篇一：武汉职业技术学院光电11302硅光电池特性测试实验报告硅光电池特性测试实验报告组长：杨博组员：付中亮熊鹏郭晓峰指导教师：王凌波实验日期：2012年10月11日2012年10月16日提交日期：2012年11月11 日一、实验目的1、学习掌握硅光电池的工作原理2、学习掌握硅光电池的基本特性3、掌握硅光电池基本特性测试方法4、了解硅光电池的基本应用二、实验内容1、硅光电池短路电路测试实验2、硅光电池开路电压测试实验3、硅光电池光电特性测试实验4、硅光电池伏安特性测试实验5、硅光电池负载特性测试实验6、硅光电池时间响应测试实验三、实验仪器1、硅光电池综合试验仪1个2、光通路组件1只3、光照度计1台4、2#迭插头对10根5、2#迭插头对10根6、三相电源线1根7、实验指导书1本四、注意事项1、当电压表和电流表显示为“1—”是说明超过量程，应更换为合适量程；2、连线之前保证电源关闭；3、实验过程中，请勿同时拨开两种或两种的电源开关，这样会造成实验所测试的数据不准确。
五、实验步骤1、硅光电池短路电流特性测试2、硅光电池开路电压特性测试3、硅光电池光照特性数据分析得：光电池的短路电流与入射光照度成正比，而开路电压与光照度的对数成反比。
4、硅光电池伏安特性(注：电流单位：uA电压单位：mV) 100LX300Lx500Lx0 -10电流（uA）硅光电池伏安特性曲线-20-30 -40 -50 -60数据分析得：在同一照度下，随着电阻的不断增大，硅光电池的电流不断减小，电压不断增大。
5、硅光电池负载特性测试R=510欧R=1K篇二：实验一常用光电子探测器件特性测试实验实验一常用光电子探测器件特性测试实验一.实验目的1.学习掌握光敏电阻、硅光电池、雪崩二极管的工作原理2.学习掌握光敏电阻、硅光电二极管、雪崩二极管的基本特性与测试方法3.了解光敏电阻、硅光电池、雪崩二极管的基本应用二．实验器材光电子探测实验箱、光敏电池、硅光电二极管、光照度计等。
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光电检测实验报告
实验名称：硅光电池特性测试实验实验者：
实验班级：
实验时间：
指导老师：宋老师
一：实验目的
1、学习掌握硅光电池的工作原理
2、学习掌握硅光电池的基本特性
3、掌握硅光电池基本特性测试方法
4、了解硅光电池的基本应用
二、实验内容
1、硅光电池短路电路测试实验
2、硅光电池开路电压测试实验
3、硅光电池光电特性测试实验
4、硅光电池负载特性测试实验
5、硅光电池光谱特性测试实验
三、实验仪器
1、硅光电池综合实验仪 1个
2、光通路组件 1只
3、光照度计 1台
4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根
5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根
6、三相电源线 1根
7、实验指导书 1本
8、20M 示波器 1台
四、实验步骤
1、硅光电池短路电流特性测试：
（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）按图2-11所示的电路连接电路图
（5）记录下此时的电流表读数I即为硅光电池短路电流。
图2-11 硅光电池短路电流特性测试
2、硅光电池开路电压特性测试
（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4
与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）按图2-12所示的电路连接电路图
（5）记录下此时电压表的读数u即为硅光电池开路电压。
图2-12 硅光电池开路电压特性测试
3、硅光电池伏安特性测试
（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）电压表档位调节至2V档，电流表档位调至200uA档，将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。
（5）图2-13所示的电路连接电路图，调节照度计使照度在50lx—800lx，记录此时的电流表和电压表读数并绘制成曲线。
图2-13 硅光电池伏安特性测试
4.硅光电池负载特性测试实验
（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（4）电压表档位调节至2V档，电流表档位调至200uA档，将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。
（5）按图2-13所示的电路连接电路图，R取值为2K欧。
（6）打开电源，顺时针调节“光照度调节”旋钮，逐渐增大光照度至0Lx，50lx，100Lx，150lx，200lx……600lx.分别记录电流表和电压表读数
（7）关闭电源，将R分别换为510， 1K，10K重复上述步骤，分别
记录电流表和电压表的读数，
（8）根据以上数据绘制出硅光电池的负载特性曲线
5、硅光电池光谱特性测试
(1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S4，S3，S5，S6，S7均拨下。
（3）将直流电源2正负极直接与电压表相连，打开电源，调节电源电位器至电压表为10V，关闭电源。
（4）按如图2-12连接电路图.
（5）打开电源，缓慢调节光照度调节电位器到最大，依次将S2，S3，S4，S5，S6，S7拨上后拨下，记下照度计读数最小时照度计的读数E 作为参考。
（注意：请不要同时将两个拨位开关拨上）
（6）S2拨上，缓慢调节电位器直到照度计显示为E，将电压表测试所得的数据填入下表，再将S2拨下；
（7）重复操作步骤（6），分别测试出橙，黄，绿，蓝，紫在光照度E下电压表的读数
（8）根据所测试得到的数据，做出光敏电阻的光谱特性曲线. 五、实验数据及分析：
1、硅光电池短路电流特性测试实验：当E=200lx 时 I =112u A
2、硅光电池开路电压特性测试试验：当E=200lx 时 U =0.39V
3、硅光电池伏安特性测试：
E （lx ） 50 100 150
200
250
300
400
500
600
700
800
I(uA) 4.6
9.1
13.7 18.6 23.4 28.2 37.4
46.9 56.3 66.2 75.4 U （V ） 0.28 0.31 0.32 0.33 0.34 0.34 0.35
0.36 0.37 0.37 0.38
根据以上数据绘得如下曲线
分析：硅光电池的电流与照度成线性关系，照度越大，电流越大。
分析：硅光电池的电压与照度成非线性关系，照度越大，电压越大
4.硅光电池负载特性测试实验
伏安特性
10 20 30 40 50
60 70 80 50
100
150
200
250
300 400
500
600
700
800
照度(lx)
电流(uA)
系列1
伏安特性
0.05 0.1 0.15
0.2
0.25 0.3 0.35 0.4 50
100
150
200
250
300 400
500
600
700
800
照度(lx)
电压(v) 系列1
R=2K欧：
E（lx）50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 I(uA) 4.5 9.0 13.7 18.7 23.4 28.3 32.9 37.1 41.9 46.6 51.3 55.8 U（mV）13.6 27.3 41.3 56.3 70.5 85.4 99.3 112.1 126.5 140.5 154.8 168.1
R=510欧
E（lx）50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
I(uA) 4.6 9.1 13.8 18.6 23.3 28.2 32.7 37.3 42.1 46.4 51.6 56.3
U（mV） 6.9 13.7 20.7 27.9 37.1 42.6 49.2 56.1 63.3 69.8 77.5 84.6
R=1k欧
E（lx）50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
I(uA) 4.6 9.1 13.7 19 23.3 27.8 32.9 37.6 42.1 46.5 51.5 111.8 U（mV）9.1 18 27.1 37.6 46.2 55.1 65.2 74.4 83.2 92 102.1 56.2
R=10k欧
E（lx）50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
I(uA) 4.6 9.1 13.6 18.2 21.7 24.4 26.3 27.8 28.6 29.5 30.2 30.7
U（mV）50.3 99.5 148.2 198.1 236 265 287 303 312 321 328 334
负载特性
20406080100
12050
100
150
200
250
300350400450
500
550
600
光照（lx）
电流（u A ）
2K 5101K 10K
分析：电阻越大，硅光电池负载特性越好。
照度一定时，电阻阻值越大电流越小。
负载特性
50100150200250300
35040050
100
150
200
250
300350400450
500
550
600
光照（lx）
电压（m v ）
2k 5101k 10k
分析：电阻越大，硅光电池负载特性越好。
照度一定时，电阻阻值越大电压越高。
5、硅光电池光谱特性测试
400
1200(nm)
800相对响应度
1
图表 1硅光电池光谱特性
六、实验结束，整理实验器材。