光电二三极管特性测试实验报告
光电二三极管特性测试实验报告材料

光敏二极管特性测试实验一、实验目的1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法;2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。
二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对(红色,50cm) 10根6、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1、概述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。
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,具胡不同的光电特性和检测性能。
例如,锗光敏二极管与硅光敏二极管相比,它在红外光区域有很大的灵敏度,如图所示。
这是由于锗材料的禁带宽度较硅小,它的本征吸收限处于红外区域,因此在近红外光区域应用;再一方面,锗光敏二极管有较大的电流输出,但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流,因此,它的噪声较大。
又如,PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。
因此,在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。
光电二三极管特性测试实验报告

光电二三极管特性测试实验报告1.实验目的:1.1掌握光电二三极管的基本概念和工作原理;1.2测试光电二三极管的特性曲线,并分析其特性参数;1.3确定光电二三极管的灵敏度和响应速度。
2.实验原理:光电二三极管是一种能将光能转化为电能的器件,由光敏电阻和PN 结构二极管构成。
当光照射到光敏电阻上时,电阻的值会发生变化,从而改变了二极管的电流和电压特性。
光电二三极管的响应速度较快,可以用于光电转换和光控开关等应用。
3.实验器材:3.1光源:可调节亮度的LED灯;3.2光电二三极管:选择适合实验的光电二三极管,如LS7180;3.3直流电源:提供稳定电压;3.4示波器:用于测量和观察电流和电压波形;3.5多用电表:用于测量电流和电压的值。
4.实验步骤:4.1搭建光电二三极管测试电路:将直流电源的正极连接到光电二三极管的阳极,负极连接到二极管的阴极,将示波器的探头连接到二极管的阳极和阴极之间,设置示波器的触发模式为自由触发。
4.2调节光源的亮度:将LED灯的亮度调节到适当的强度,使光照射到光电二三极管的光敏电阻上。
4.3测试静态特性:通过调节直流电源的电压,测量和记录不同电压下光电二三极管的电流和电压值,绘制出电流-电压特性曲线。
4.4测试动态特性:通过改变光源的亮度和频率,测量和记录光电二三极管的响应时间和灵敏度,分析其动态特性。
5.实验结果与讨论:5.1静态特性曲线图:根据实验数据绘制出光电二三极管的电流-电压特性曲线图,并进行分析。
通常光电二三极管处于正向偏置状态下工作,因此电流-电压曲线会呈现出非线性关系。
[插入电流-电压特性曲线图]5.2动态特性分析:根据实验数据和观察结果,分析光电二三极管的响应时间和灵敏度。
光电二三极管的响应时间较短,一般在微秒级别,灵敏度高,能够检测很低的光照强度变化。
6.实验结论:本实验通过测试光电二三极管的特性曲线和分析其特性参数,掌握了光电二三极管的基本工作原理和特性。
光电检测实验报告光电二极管

光电检测实验报告实验名称:光电二极管综合实验实验者:实验班级:光电10305班实验时间:2011年4月13日指导老师:宋老师一、实验目的1、学习掌握光敏二极管的工作原理2、学习掌握光敏二极管的基本特性3、了解光敏二极管应用差异4、掌握光敏二极管特性测试的方法5、了解光电二极管的基本应用二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管光电特性测试实验4、光电二极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对(红色,50cm) 10根6、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验步骤1、光电二极管暗电流测试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,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。
(3)“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。
(4)将电压表直接与电源两端相连,打开电源调节直流电源电位器,使得电压输出为15V,关闭电源。
(5)按图8所示的电路连接电路图,负载RL选择RL15=20M。
(6)打开电源开关,等电压表读数稳定后测得负载电阻RL上的压降V暗,则暗电流L暗=V暗/RL。
所得的暗电流即为偏置电压在15V时的暗电流.图82、光电二极管光电流测试实验装置原理图如图9所示。
图9(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拨上,S2,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。
光电二三极管特性测试实验报告材料

光电二三极管特性测试实验报告材料一、实验目的1.了解光电二三极管的结构和工作原理;2.熟悉光电二三极管的特性测试与分析方法;3.掌握光电二三极管的响应特性和光谱特性。
二、实验原理三、实验仪器与材料1.光电二三极管;2.电源;3.电压表;4.电流表;5.光源;6.滤光片。
四、实验步骤1.组装实验电路:将光电二三极管连接到电源、电压表和电流表上,确保连接正确。
2.设置工作电压:调节电源的输出电压,将光电二三极管工作在正向偏置的工作点上。
3.测试光电流:用电流表测量光电流的大小,并记录数据。
4.测试响应时间:在光电二三极管上方以一定频率的光源扫描,记录响应时间。
5.测试光谱特性:将不同波长的光源照射到光电二三极管上,记录光照强度和光电流的关系,并绘制光电流-波长曲线。
五、实验结果与分析1.光电流与光照强度的关系:通过实验测得的数据,可以绘制光电流-光照强度曲线。
根据曲线的斜率可以得出光电二三极管的光电流灵敏度。
2.响应时间:通过实验测得的数据,可以计算出光电二三极管的响应时间。
响应时间越短,说明光电二三极管的响应速度越快,适用范围越广。
3.光谱特性:通过实验测得的数据绘制光电流-波长曲线,可以得出光电二三极管的光谱响应范围和峰值波长。
六、实验结论1.光电二三极管的响应特性:通过实验测得的数据可以得出光电二三极管的响应时间和响应速度。
响应时间越短,说明响应速度越快,适用范围越广。
2.光电二三极管的光谱特性:通过实验测得的数据可以得出光电二三极管的光谱响应范围和峰值波长。
七、实验心得通过本次实验,我对光电二三极管的特性有了更深入的了解。
光电二三极管在光电转换方面具有很大的应用潜力,可以广泛用于光学测量、光通信和光电子科学等领域。
实验中,我通过测量数据和分析结果,进一步认识到光电二三极管的重要性和特点。
对于今后的研究和应用,这些认识和经验对我来说是非常宝贵的。
同时,在实验中我也锻炼了实验操作的能力和数据处理的技巧,这对我的科研能力提升起到了积极的促进作用。
实验二二极管和三极管的识别与检测实验报告

实验二二极管和三极管的识别与检测实验报告第一篇:实验二二极管和三极管的识别与检测实验报告实验二二极管和三极管的识别与检测一、实验目的1.熟悉晶体二极管、三极管的外形及引脚识别方法。
2.熟悉半导体二极管和三极管的类别、型号及主要性能参数。
3.掌握用万用表判别二极管和三极管的极性及其性能的好坏。
二、实验仪器1.万用表2.不同规格、类型的半导体二极管和三极管若干。
三、实验步骤及内容 1.利用万用表测试晶体二极管(1)鉴别正负极性万用表及其欧姆档的内部等效电路如图所示。
图中E为表内电源,r为等效内阻,I为被测回路中的实际电流。
由图可见,黑表笔接表内电源的正端,红表笔接表内电源的负端。
将万用表欧姆档的量程拨到R⨯100或R⨯1K档,并将两表笔分别接到二极管的两端如图所示,即红表笔接二极管的负极,而黑表笔接二极管的正极,则二极管处于正向偏置状态,因而呈现出低电阻,此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。
反之,若将红表笔接二极管的正极,而黑表笔接二极管的负极,则二极管被反向偏置,此时万用表指示的电阻值将达几百千欧。
-+E红-+红-+r黑黑电阻小电阻大(2)测试性能将万用表的黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极,可测得二极管的正向电阻,此电阻值一般在几千欧以下为好。
通常要求二极管的正向电阻愈小愈好。
将红表笔接二极管正极,黑表笔接二极管负极,可测出反向电阻。
一般要求二极管的反向电阻应大于二百千欧以上。
若反向电阻太小,则二极管失去单向导电作用。
如果正、反向电阻都为无穷大,表明管子已断路;反之,二者都为零,表明管子短路。
2.利用万用表测试小功率晶体三极管红黑-+(1)判定基极和管子类型由于基极与发射极、基极与集电极之间,分别是两个PN结,而PN结的反向电阻值很大,正向电阻值很小,因此,可用万用表的R⨯100或R⨯1K档进行测试。
先将黑表笔接晶体管的某一极,然后将红表笔先后接其余两个极,若两次测得的电阻都很小,则黑表笔接的为NPN型管子基极,如图所示,若测得电阻都很大,则黑表笔所接的是PNP型管子的基极。
光电二三极管特性测试实验报告材料

光电二三极管特性测试实验报告材料实验目的:通过实验,了解光电二三极管的基本结构和工作原理,掌握光电二三极管的特性测试方法,并探究光照强度对其电流特性的影响。
实验仪器与材料:1.光电二三极管2.光源3.恒流电源4.快速数字万用表5.电阻箱6.连线电缆实验原理:光电二三极管是能将光信号转化为电信号的光电器件,由半导体材料制成。
当光照射到光电二三极管的PN结时,光子能量会激发电子从固体内部跃迁到导带,形成电流。
实验中通过改变光照强度来探究其对光电二三极管电流特性的影响。
实验步骤:1.将光电二三极管插入电源以及数字万用表中,根据光电二三极管的正负极性正确连接。
2.将恒流电源与光电二三极管进行连接,设置合适的电流值。
(注意:尽量选取较小的电流,以避免光电二三极管受到过大的电流烧毁)3.打开光源,并将光源调到合适的位置,以使其尽可能均匀地照射到光电二三极管上。
4.用快速数字万用表测量光电二三极管的电流值,并记录下来。
5.改变光源的距离以调节光照强度,再次测量光电二三极管的电流值,记录下来。
6.依次改变光源的距离,重复步骤4和5,并记录相应的电流值。
7.将实验数据进行整理和分析。
实验数据记录与分析:通过实验,我们得到了一系列不同光照强度下的光电二三极管电流值。
根据光照强度与电流值的关系,我们可以发现,随着光照强度的增大,光电二三极管的电流值也随之增大。
这是因为光照强度的增大会使得光子的能量增加,从而激发更多的电子跃迁到导带,形成更大的电流。
实验总结与思考:通过本次实验,我们深入了解了光电二三极管的基本结构和工作原理,掌握了光电二三极管特性测试的方法,并通过实验数据分析研究了光照强度对其电流特性的影响。
在实际应用中,我们可以利用光电二三极管的特性,将其应用于光电传感器、光电开关、光照度计等领域。
然而,在实验中我们需要注意的是,光电二三极管对光照的敏感度较高,一些外界因素,如环境光的影响会对实验的结果产生一定的干扰,因此,尽量保持实验环境的一致性是十分重要的。
二极管和三极管实验报告

二极管和三极管实验报告篇一:实验二晶体二极管和三极管的简单测试实验二晶体二极管和三极管的简单测试一、实验目的1. 学习使用万用表检测晶体二极管和晶体三极管的好坏及判别管脚。
2. 加深巩固对元器件特性和参数的理解。
二、实验器材万用表: 500型一只二极管: 1N4001—1N4007型一只三极管: 9012(PNP型硅管)、9013(NPN型硅管)各一只质量差和坏的各类二极管、三极管若干只电阻:100K 一只三、实验原理内容及步骤晶体二极管和晶体三极管是电子电路和电子设备中的基本器件,为了能正确的加以选用,必须了解它们的特性、参数以及测试方法,这里介绍使用万用表检测的方法。
使用万用表对器件进行检测时,一般应使用该表的R×1K或R ×100档,用其它档位会造成晶体管损坏。
还应注意,指针式万用表欧姆档红表笔正端(+)接表内电池的负极,而黑表笔负端(-)接表内电池的正极。
(一)利用万用表测晶体二极管1、判别二极管的极性将万用表欧姆档的量程拨到R×1K、R×100档,并将两表笔分别接到二极管两端。
如图1—1所示。
如果二极管处于正向偏置,呈现低电阻,表针偏转大,此时万用表指示的电阻小于几千欧,若二极管处于反向偏置,呈现高电阻,表针偏转小,此时万用表指示的电阻将达几百千欧以上。
正向偏置时,黑表笔所接的那一端是二极管的正极。
图2—12、判别二极管好坏测得二极管的正向电阻相差越大越好,若测得正反向电阻均为无穷大,则表明二极管内部断路。
如果测得正、反向电阻均为零,此时表明二极管被击穿或短路。
(二)用万用表测发光二极管发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性,正向导通时才能发光。
发光二极管在出厂时,一根引线做得比另一根引线长,通常,较长引线表示正极(+),另一根为负极(-)。
1、判别发光二极管的极性将万用表欧姆档的量程拨到R×10K档。
测量方法与测量普通二极管一样。
2、判别发光二极管的好坏将万用表欧姆档的量程拨到R×10K档。
实验二、光敏二(三)极管特性实验报告

实验⼆、光敏⼆(三)极管特性实验报告光敏⼆(三)极管特性试验⼀、实验⽬的了解光敏⼆极管的光照特性和光敏三极管的光谱特性及伏安特性等基本特性。
⼆、实验原理略三、需⽤器件与单元主机箱、安装架、普通光源、各种滤光镜、光电器件实验(⼀)模板、0~12V可调直流电压源、-12V~+12V可调直流电压源、光敏⼆极管和光敏三极管四、实验步骤1、光敏⼆极管光照特性的测试光敏⼆极管⼯作电压为5V(某定值)时,它的光电流I随光照度E变化⽽变化。
按图正确连接实验装置后,根据表4-1测量数据并作I—E曲线图4-1。
分析:在⼀般加了反向偏压的情况下,只要偏置电压达到某值,扩散电流被抑制,输出电流为光电流和反向饱和电流之和。
当光照度E达到⼀定⼤⼩时,反向饱和电流远⼩于光电流可忽略不计。
因此,可认为光电流与光照度成线性关系。
由图4-1可知,当E⼤于或等于50Lx时,I—E曲线可近似认为成线性。
2、光敏三极管的光谱特性测试光敏三极管在⼀定偏置电压下,对等能量但波长不同的光源所产⽣的光电流⼤⼩不同。
本实验易某功率为基准,更换光源前端盖的滤光⽚获得不同波长的光源。
按图正确连线后,测量不同波长的光源以相同功率照射光敏三极管时的电流值,填⼊表5-1并作曲线图5-1。
分析:光敏三(⼆)极管的光谱特性主要取决于所采⽤材料的禁带宽度,同时也与结构⼯艺密切相关。
对不同材料构成的器件⼀般有特定⼀个光谱响应峰值,在此峰值外的波段区光电流迅速衰减。
由图5-1可知,本实验所⽤光敏三极管的光谱响应峰值应⼤于600nm,位于长波段区。
3、光敏三极管的伏安特性测试分析:在理论上,光敏三极管的伏安特性有两个特点:(1)、在光照度低时,伏安特性⽐较均匀,⽽随着光照度增加,曲线变密。
这是因为电流放⼤倍数与光照度有关,随着照度的增加,放⼤倍数下降,导致光电流下降;在强光照度下,光电流与照度不呈线性。
虽然本实验所取照度差值不⼤,但观察表5-2在相同电压下,将10Lx与20Lx的光电流差值跟20Lx与30Lx的作⽐较,会发现随着光照度从10Lx增⼤倒30Lx过程中,电流增⼤差值减⼩,即电流放⼤倍数下降。
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光敏二极管特性测试实验一、实验目的1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法;2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。
二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对(红色,50cm) 10根6、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1、概述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。
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,具胡不同的光电特性和检测性能。
例如,锗光敏二极管与硅光敏二极管相比,它在红外光区域有很大的灵敏度,如图所示。
这是由于锗材料的禁带宽度较硅小,它的本征吸收限处于红外区域,因此在近红外光区域应用;再一方面,锗光敏二极管有较大的电流输出,但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流,因此,它的噪声较大。
又如,PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。
因此,在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。
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。
光敏三极管与光敏二极管的工作原理基本相同,工作原理都是基于内光电效应,和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上,PN结参与了光电转换过程。
2、光电二三极管的工作原理光生伏特效应: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。
对于不均匀半导体,由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN结、不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场,当光照射这种半导体时,由于半导体对光的吸收而产生了光生电子和空穴,它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和聚集而产生电位差。
这种现象是最重要的一类光生伏特效应。
均匀半导体体内没有内建电场,当光照射时,因眼光生载流子浓度梯度不同而引起载流子的扩散运动,且电子和空穴的迁移率不相等,使两种载流子扩散速度的不同从而导致两种电荷分开,而出现光生电势。
这种现象称为丹倍效应。
此外,如果存在外加磁场,也可使得扩散中的两种载流子向相反方向偏转,从而产生光生电势。
通常把丹倍效应和光磁电效应成为体积光生伏特效应。
光电二极管和光电三极管即为光电伏特器件。
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2(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2(b )所示。
a)b)图2 光敏二极管a)结构示意图和图形符号 b)基本电路图3光敏三极管a)结构示意图 b)基本电路我们知道,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。
光敏三极管有两个PN 结,因而可以获得电流增益,它比光敏二极管具有更高的灵敏度。
其结构如图3(a )所示。
当光敏三极管按图3(b )所示的电路连接时,它的集电结反向偏置,发射结正向偏置,无光照时仅有很小的穿透电流流过,当光线通过透明窗口照射集电结时,和光敏二极管的情况相似,将使流过集电结的反向电流增大,这就造成基区中正电荷的空穴的积累,发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区,由于基区很薄,只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合,而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极,形成集电极电流。
这个过程与普通三极管的电流放大作用相似,它使集电极电流是原始光电流的(l+β )倍。
这样集电极电流将随入射光照度的改变而更加明显地变化。
在光敏二极管的基础上,为了获得内增益,就利用了晶体三极管的电流放大作用,用Ge 或Si 单晶体制造NPN 或PNP 型光敏三极管。
其结构使用电路及等效电路如图4所示。
2RLI Ψ(a)光敏三级管结构(b)使用电路(c)等效电路图4 光敏三极管结构及等效电路光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极和集电极并联 :集电极-基极产生的电流,输入到三极管的基极再放大。
不同之处是,集电极电流(光电流)由集电结上产生的i φ控制。
集电极起双重作用:把光信号变成电信号起光电二极管作用;使光电流再放大起一般三极管的集电结作用。
一般光敏三极管只引出E 、C 两个电极,体积小,光电特性是非线性的,广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。
3、光电二三极管的基本特性 (1)暗电流光电二三极管在一定偏压,当没有光照的情况下,即黑暗环境中,所测得的电流值即为光电二、三极管的暗电流。
(2)光电流光电二极管在一定偏压,当有光电照的情况下,所测得的电流值即为光电二、三极管在某特定光照下的光电流。
(3)光照特性光电二极管在一定偏压下,当入射光的强度发生变化,通过光电二三极管的电流随之变化,即为光电二、三极管的光照特性。
反向偏压工作状态下,在外加电压E 和负载电阻RL 的很大变化范围内,光电流与入照光功率均具有很好的线性关系;在无偏压工作状态下,只有RL 较小时光电流与入照光功率成正比,RL 增大时光电流与光功率呈非线性关系。
图5 光电二极管的光照特性 (4)伏安特性在一定光照条件下,光电二、三极管的输出光电流与偏压的关系称为伏安特性。
光电二极管的伏安特性的数学表达式如下: I=I0[1-exp (qV/kT)]+IL其中I0是无光照的反向饱和电流,V 是二极管的端电压(正向电压为正,反向电压为负),q 为电子电荷,k 为波耳兹常数,T 为PN 结的温度,单位为K ,IL 为无偏压状态下光照时的短路电流,它与光照时的光功率成正比。
(光电二极管的伏安特性如下图所示)-4123I c (m A )-12E e =20000lx10000lx 5000lx2000lx1000lxV(V)图6 光电二三极管的伏安特性曲线 (5)响应时间特性光敏晶体管受调制光照射时,相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性。
如图7所示。
减少负载电阻能提高响应频率,但输出降低。
一般来说,光敏三极管的频响比光敏二极管差得多,锗光敏三极管的频响比硅管小一个数量级。
实验证明,光电器件的信号的产生和消失不能随着光强改变而立刻变化,会有一定的惰性,这种惰性通常用时间常数表示。
即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后,光电探测器的输出升到稳定值或下降到照射前的值所需时间称为响应时间。
为衡量其长短,常用时间常数τ的大小来表示。
当用一个辐射脉冲光电探测器,如果这个脉冲的上升和下降时间很短,如方波,则光电探测器的输出由于器件的惰性而有延迟,把从10%上升到90%峰值处所需的时间称为探测器的上升时间,而把从90%下降到10%所需的时间称为下降时间。
如图所示(b)图7 上升时间和下降时间(a)入射光脉冲方波(b)响应时间(6)光谱特性一般光电二三极管的光谱响应特性表示在入射光能量保持一定的条件下,光电二三极管在一定偏压下所产生光电流与入射光波长之间的关系。
一般用相对响应表示,实验中光电二三极秘的响应范围为400~1100nm,峰值波长为800~900nm,由于实验仪器所提供的波长范围为400~650nm,因此,实验所测出的光谱响应曲线呈上升趋势。
五、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以上的光源开关,这样会造成实验所测试的数据不准确。
4、光电二极管偏压不要接反。
六、实验步骤下面的实验内容为光电二极管的实验内容,实验之前请拆卸结构件,将光电二极管结构件装入对应光器件插座中。
1、光电二极管暗电流测试实验装置原理框图如图8所示,但是在实际操作过程中,光电二极管和光电三极管的暗电流非常小,只有nA数量级。
这样,实验操作过程中,对电流表的要求较高,本实验中,采用电路中串联大电阻的方法,将图8中的RL改为20M,再利用欧姆定律计算出支路中的电流即为所测器件的暗电流,如图8所示。
I/RLV暗图8(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,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。
(3)“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。
(4)将电压表直接与电源两端相连,打开电源调节直流电源电位器,使得电压输出为15V,关闭电源。
(注意:在下面的实验操作中请不要动电源调节电位器,以保证直流电源输出电压不变)(5)按图8所示的电路连接电路图,负载RL选择RL15=20M。
(6)打开电源开关,等电压表读数稳定后测得负载电阻RL上的压降V暗,则暗电流L暗=V暗/RL。
所得的暗电流即为偏置电压在15V时的暗电流.(注:在测试暗电流时,应先将光电器件置于黑暗环境中30分钟以上,否则测试过程中电压表需一段时间后才可稳定)(7)实验完毕,直流电源调至最小,关闭电源,拆除所有连线。