光敏三极管特性实验
5光敏三极管的特性实验
5光敏三极管的特性实验光敏三极管是一种利用光做为输入信号的三极管，主要用于探测光信号，转换为电信号。
它具有响应速度快，灵敏度高，结构简单，易于集成成模组等优点，被广泛应用于照相机、安防系统、遥控器、光电显示等领域中。
为了更好地了解光敏三极管的特性，我们进行了如下实验。
实验材料和仪器：1. 光敏三极管；2. 电源；3. 电压表；4. 万用表；5. 暗盒；6. 白炽灯；7. 紫外线灯。
实验内容和步骤：1. 测量光敏三极管的电阻；将光敏三极管连接到万用表上，设置为电阻档，读取其电阻值。
将光敏三极管放入暗盒中，再次测量其电阻值。
记录测量结果。
2. 测量光敏三极管的响应时间；将光敏三极管连接到电源上，设置为直流模式，调整电压值。
将光敏三极管放置在黑色纸片下方的端点上，使用白炽灯照射光敏三极管，同时记录光照射后响应灯的开启时间。
重复该步骤，使用紫外线灯照射光敏三极管，并记录响应时间。
分别计算出光敏三极管对不同波段的响应时间。
光敏三极管在不同光强下的电阻值如下表所示：光强/照射条件电阻值普通光敏三极管10MΩ左右在暗盒内150kΩ左右由此可见，在照射条件下，光敏三极管的电阻值明显低于在暗盒中的电阻值。
在使用白炽灯时，光敏三极管的响应时间为2ms左右，在使用紫外线灯时，光敏三极管的响应时间为1ms左右。
由此可见，在紫外线波段下，光敏三极管具有更高的响应速度。
结论：通过以上实验可知，光敏三极管具有较高的响应速度和灵敏度，可以较快地转换光信号为电信号，具有很好的应用前景。
另外，在紫外线光波段下，光敏三极管表现出了更好的灵敏度和响应速度，光敏三极管可以根据需求选择适当波段使用。
光敏三极管
光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。
通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。
当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
光敏三极管的伏安特性测量图3 光敏三极管特性测试实验（1）按原理图3接好实验线路，将光敏三极管板置测试架中、电阻盒置于九孔插板中，电源由直流恒压源提供，光源电（可调）。
（2）先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置，每次在一定光照条件下，测出加在光敏三极管的偏置电与产生的光电流I C的关系数据。
其中光电流 (l.0为取样电阻R）。
硅光电池硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。
它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN 结，把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路，当二极管的管芯(PN结)受到光照时，你就会看到微安表的表针发生偏转，显示出回路里有电流，这个现象称为光生伏特效应。
硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。
1）硅光电池的伏安特性测量图4硅光电池特性测试电路（1）实验线路见图4，电阻箱调到0Ω。
（2）先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置，每次在一定的照度下，测出硅光电池的开路电压U oc和短路电流I S，其中短路电流为（取），以后逐步调大相对光强（次），重复上述实验。
光敏三极管特性实验误差分析
光敏三极管特性实验误差分析
光敏三极管特性实验常见的误差包括仪器误差、操作误差和环境误差。
1. 仪器误差：由于光敏三极管的灵敏度较高,所以在实验过程中,对于仪器的精度要求也相应较高。
仪器误差包括测量误差和仪器本身的误差,如示波器和万用表等仪器的精度、灵敏度、分辨率等。
2. 操作误差：实验操作过程中的疏忽和错误也会对实验结果造成一定的误差。
例如未及时校准仪器、测量值的读取不准确、实验操作过程中的误操作等。
3. 环境误差：实验环境因素也会对实验结果造成影响,例如光线强度、温度和湿度等。
这些环境因素变化可能会造成光电元件的灵敏度改变,从而影响实验结果。
因此,在进行光敏三极管特性实验时,应该注意仪器的选择和使用,实验操作的准确性和规范性,以及控制环境因素的稳定性,以减少实验误差的发生。
同时需要对实验结果进行多次实验和数据处理,以提高实验数据的准确性。
低温漂 光敏三极管
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光电二三极管特性测试实验报告
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。
光敏三极管的主要技术特性及参数
3、光电特性
光敏三极管的光电特性反映了当外加电压恒定时，光电流I L与光照度之间的关系。
下图给出了光敏三极管的光电特性曲线光敏三极管的光电特性曲线的线性度不如光敏二极管好，且在弱光时光电流增加较慢。
4、温度特性
温度对光敏三极管的暗电流及光电流都有影响。
由于光电流比暗电流大得多，在一定温度范围内温度对光电流的影响比对暗电流的影响要小。
下两图中分别给出了光敏三极管的温度特性曲线及光敏三极管相对灵敏度和温度的关系曲线。
5、暗电流I D
在无光照的情况下，集电极与发射极间的电压为规定值时，流过集电极的反向漏电流称为光敏三极管的暗电流。
6、光电流I L
在规定光照下，当施加规定的工作电压时，流过光敏三极管的电流称为光电流，光电流越大，说明光敏三极管的灵敏度越高。
点击下载光敏三极管的主要技术特性及参数。
33 光敏三极管的原理、结构及特性
光敏三极管的伏安特性
硅光敏二极管
硅光敏三极管
光敏二极管输出电流比同样照度下光敏三极管输 出的光电流要小。
光敏三极管
光敏二极管的光照特性曲线的线性较好。
光敏三极管的温度特性
光敏三极管的温度特性曲线反映的是光敏三极管 的暗电流及光电流与温度的关系。从特性曲线可以看 出，温度变化对光电流的影响很小，而对暗电流的影 响很大。所以电子线路中应该对暗电流进行温度补偿， 否则将会导致输出误差。
光敏三极管的原理、 结构及特性
梁召峰 副教授
光敏三极管的工作原理
光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是 光敏三极管有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集 电结作为受光结，因此其实质上是一种相当于在基极和集 电极之间接有光敏二极管的三极管。
VD
Ip
VT
Ic
IE
光敏三极管的工作原理
当光照射到 PN 结附近时，由于光生伏特效应，产生 光电流。当光线照射在集电结的基区时,会产生电子-空穴对, 在内电场的作用下,光生电子被拉到集电极,基区留下空穴,使 基极与发射极间的电压升高,这样便有大量的电子流向集电 极,形成输出电流,且集电极电流为光电流的β倍。 所以光敏 三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。
光敏三极管的内部结构
a) 内部组成
b) 管芯结构
c) 结构简化图
1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜
5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 8—SiO2保护圈 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区 12—发射结
光敏三极管的光谱特性
硅的峰值波长为9000Å，锗的峰值波长为15000Å。 由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管的性能较差。
光敏三极管特性实验
• 根据暗通电路原理,试设计一个暗通控制电路。
实验内容
• 4、光敏管的应用——光控电路
• 右图为一无光照射时切 断电路，有光照射时接 通电路的亮通型光电控 制电路。
• 当有光照时，光电二/三 极管导通，处理电路中 的晶体管T(9013)基极电 压升高，T导通，给集电 极 负 载 的 LED 供 电 ， 电 流流过 LED ，使 其发光 。
• 4、光敏管的应用——光控电路连接
• 光敏三极管伏安特性
• 在给定光照条件下，光敏三极管两端电压与其输 出电流Ic间的关系即为其伏安特性，具体特性曲
线如图所示：
无光照射时，集电极— 照度 发射极间的漏电流称为
暗电流。
Iceo=Icbo·hFE
可见光敏三极管的暗电
流也比光敏二极管增大
偏压
了hFE倍。
实验原理
• 光敏三极管光照特性
• 在给定偏压条件下，光敏三极管输出电流Ic与入 射光照度间的关系为其光电/光照特性，具体特 性曲线如下图所示：
• 在三种照度下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制伏安特性曲线。
• 2、伏安特性测量 —电路连接
• 2、伏安特性测量—数据记录
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 弱 ）
电压（伏）
2
4
6
8
10
UR（伏） 电阻（欧姆）
光电流Ic
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 中 ）
电压（伏）
2
4
光电传感与检测技术
实验二 光敏三极管特性实验
实验目的
• 熟悉光敏三极管的结构和工作原理。 • 了解光敏三极管的特性，当工作电压一定时，光
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• 4、光敏管的应用——光控电路连接
光敏三极管单元
实验内容
• 4、光敏管的应用——实验步骤
• 将光敏二极管接入“光敏三极管单元” 的“传感 器入”，“发光管”端口与发光二极管相接，输 出端Vo接数字电压／频率表20V档。 • 开启仪器电源，调节“增益”电位器，使其在光 源的照射下发光管发光。 • 改变光照条件，分别用白纸、带色的纸和遮光罩 改变光敏二极管的光照，当光照变暗到一定程度 时发光管变暗，这就是亮通控制电路的原理。 • 将光敏二极管换为光敏三极管进行上面的实验步 骤，比较实验结果。 • 根据暗通电路原理,试设计一个暗通控制电路。
实验内容
• 2、伏安特性测量
• 按图连接好实验线路，光源选用 高亮度卤素灯，负载电阻选用 100K欧姆。 • 分别在弱、中、强三种光照度条 件下，测出光敏三极管外加偏压 UCE与其光电流IC之间的数据关系 UR I 。UCE= UCC - UR；光电流 c
100 K
• 在三种照度下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制伏安特性曲线。
照度
实验原理
• 光敏三极管相对光谱特性
硅光敏三极管的相对光谱特性 曲线如右图所示：在可见光区 和近红外光区附件有较好的光 谱灵敏度； 光电三极管的光谱响应特性主 要取决于其半导体材料的光谱 响应特性；但其灵敏度（增益 值）主要受个体光电管的hFE 影响（光电二极管不同）。
实验原理
• 光敏三极管温度特性
电压（伏） UR（伏） 电阻（欧姆） 光电流Ic 2 4 6 8 10
实验内容
• 3、光照特性测量
• 按图连接好实验线路，光源选用 高亮度卤素灯，负载电阻选用 100K欧姆。 • 调节光照从“弱—强”，测得不 同(15个)照度条件下，测出光敏三 极管输出光电流IC与入射光照度 间的数据关系。照度依然用UR来 UR I 度量 。其中光电流 ph
实验原理
• 光敏三极管工作原理
• 光敏三极管可等效为一个光敏 二极管和普通三级管结合而成 。当具有光敏特性的PN结受到 光照时会形成光电流，此光生 电流由基极进入发射极，从而 在集电极回路中得到一个放大 了hFE倍的响应电流。
Ib
Ic=Ib*hFE
• 可见与普通三极管类似，光敏三极管同样具有电 流放大功能，只不过其控制端受入射光强控制。
100 K
• 在三种偏压下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制光照特性曲线。
• 3、光照特性测量—数据记录
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 2V ）
照度 UR（伏） 光电流
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 6V）
照度 UR（伏） 光电流
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 10V）
实验原理
• 光敏三极管伏安特性
• 在给定光照条件下，光敏三极管两端பைடு நூலகம்压与其输 出电流Ic间的关系即为其伏安特性，具体特性曲 线如图所示： 无光照射时，集电极— 照度 发射极间的漏电流称为 暗电流。 Iceo=Icbo· hFE 可见光敏三极管的暗电 流也比光敏二极管增大 了hFE倍。 偏压
实验原理
• 2、伏安特性测量 —电路连接
• 2、伏安特性测量—数据记录
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 弱 ）
电压（伏） 2 4 6 8 10
UR（伏）
电阻（欧姆） 光电流Ic
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 中 ）
电压（伏）
UR（伏） 电阻（欧姆） 光电流Ic
2
4
6
8
10
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 强 ）
实验原理
• 光敏三极管简介
• 光敏三极管与反偏的光敏二极 管工作原理类似；但存在两个 PN结，可利用一般晶体管的 电流放大作用获得更大的光电 流，因此具有更高的灵敏度。
c
3DU5C
c (+) e e (–)
符号
外型
• 光敏三极管可用元素半导体或化合物半导体制得 ，不同材料的光敏三极管对应的光谱特性不同。 本实验用的是一种用平面工艺制造的硅NPN型光 敏三极管，只有E、C两个引出端子，
• 光敏三极管光照特性
• 在给定偏压条件下，光敏三极管输出电流Ic与入 射光照度间的关系为其光电/光照特性，具体特 性曲线如下图所示：
偏压
理论上输出电流 Ic=Ip*hFE 。 Ip 为集 - 基的等效二极管 光生电流，表明Ic与光电流 Ip之间满足线性关系，即输 出电流Ic与入射光量基本保 持线性关系。
光敏三极管的相对光响应灵敏 度与温度对应曲线如图所示： 由于光电三极管的 hFE 受环境 温度的影响较大，所以光电三 极管的灵敏度也会随环境温度 变化而出现较大的变化；故与 光电二极管相比，光电三极管 对温度变化更为敏感。
实验内容
• 1、判断光敏三极管极性
• 方法：
• 用万用表20K电阻档，黑表棒接发射极E，红 表棒接集电极C，无光照时显示∞，光照增强 时电阻迅速减小至1-2K欧姆； • 若将红表棒接发射极，黑表棒接集电极，则 不论光照变化与否万用表始终显示∞。
照度 UR（伏） 光电流
实验内容
• 4、光敏管的应用——光控电路
• 右图为一无光照射时切 断电路，有光照射时接 通电路的亮通型光电控 制电路。 • 当有光照时，光电二 / 三 极管导通，处理电路中 的晶体管 T(9013) 基极电 压升高，T导通，给集电 极 负 载 的 LED 供 电 ， 电 流流过 LED ，使 其发光 。
光电传感与检测技术
实验二 光敏三极管特性实验
实验目的
• 熟悉光敏三极管的结构和工作原理。
• 了解光敏三极管的特性，当工作电压一定时，光 敏三极管输出光电流与入射光照度的关系。 • 了解光敏管在控制电路中的具体应用。
实验原理
• 光敏二极管简介
• 和普通二极管相似，光敏二 极管的核心部分也是一个 PN结，属于单向导电性的 非线性元件。 • 光敏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，由少数载流子漂移形 成的反向电流很小（暗电流），处于截止状 态；当有光照射时，吸收光子、激发电子— —空穴对，在外加反向电压作用下形成光电 流，使得光敏二极管处于导通状态。