700234光敏传感器光电特性研究(实验34) (2)
光敏传感器光电特性测量实验
光敏传感器光电特性测量实验光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接引起光强度变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应，即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。
几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
当然近年来新的光敏器件不断涌现，如：具有高速响应和放大功能的APD雪崩式光电二极管，半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、CCD图像传感器等，为光电传感器进一步的应用开创了新的一页。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性。
光敏传感器的基本特性包括：伏安特性、光照特性、时间响应、频率特性等。
掌握光敏传感器基本特性的测量方法，为合理应用光敏传感器打好基础。
【实验目的】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。
仪器简介仪器由全封闭光通路、实验电路、待测光敏传感器（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池）、实验连接线等组成。
仪器安装在360×220×80（mm)实验箱内，仪器面板如下图按面板电路图指示插好线路，安装好待测光敏传感器就能进行测试实验了。
【实验原理】1．伏安特性光敏传感器在一定的入射照度下，器件所加电压与光电流之间的关系称为光敏器件的伏安特性。
光敏电阻特性研究实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：光敏电阻特性研究图3 光敏电阻光照特性光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光（可见光）的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可图4 无光照时的光敏电阻原理示意图图5 有光照时的光敏电阻原理示意图光敏电阻是一种能够感知光的电子元件，其原理在于光照射到光敏电阻表面时，会激发其中的电子发生跃迁，导致电阻值发生变化。
具体来说，光敏电阻中含有一种半导体材料的物质作为感光元件如硒化铋、硫化镉等，当光线照射到这种材料上时，会让一些电子从价带跃迁到导带，使得电子数量增加，从而导致电阻值降低。
导体材料在没有光照射时，其中的电子处于价带中，不能自由移动。
因此，当光线强度增加时，电阻值就会相应地减小；反之，当光线强度减小或消失时，电阻值则会增大。
4.光敏电阻的伏安特性：光敏电阻在光强一定的情况下（偏振片角度θ不变）时，电阻是一个定值电阻。
根据R = U/I,可得到光强不变时电阻是一条直线，它的斜率就是电阻的阻值。
图1 光敏电阻特性研究实验装置图图2偏振片角度θ=30°时光敏电阻的伏安特性曲线由图可知：直线斜率即为此时的光敏电阻的阻值。
由于电压单位是（V）而电流单位是（mA），根据欧姆定律，其中U的单位是（V），I的单位是（A），故此时光敏电阻阻值为1505Ω。
变形式R=UI3.光敏电阻的光照特性和电阻特性研究表3 光敏电阻电流随相对光照强度变化数据表θ0º10º20º30º40º50º60º70º80º90º图3 光敏电阻光照特性曲线由图可知：电压一定时，当相对光强增大时，电流也逐渐增大。
当相对光照强度达到最大时，电流也取到最大值。
当相对光照强度为0时，电流不为0，但接近0，因为光敏电阻的暗阻较大。
除此之外，实验时电压恒定为2V，故可根据欧姆定律变形式R=UI计算不同相对光照强度时的电阻。
光敏电阻等传感器的特性
实验分析：(1)中指针左偏，说明Rt的阻值增大；酒精蒸发吸热，温 度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大． (2)中指针右偏，Rt的阻值减小，而电阻Rt温度升高，故热敏电阻的 阻值随温度的升高而减小．
优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论．
光敏电阻的应用
( 2009年高考山东卷)为了节能和环保，一些公共场所使用光控 开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是 阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越 强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如 下表：
(1)设计电路如图所示．
2)测量步骤如下： ①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零； ②将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U0； ③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U1； ④因为U0＝km0g、U1＝kmg，所以可求m＝m0U1/U0.
【答案】 见规范解答
(2009年高考宁夏卷)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电， 为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现 自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型， 可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0，照射光较弱(如 黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开 关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构 如图所示．
的示数减小，输出功率增大，故输入功率增大，而V1的示数不变，所
以A1的示数增大，故D选项正确．
答案：D
2．如图所示是通过变压器为一精密仪器供电的电路，仪器两端的 电压可通过示波器显示出来，电路中的变压器可视为理想变压器，已知 示波器显示的电压为 U2＝31.1sin(100πt) V，变压器原线圈与副线圈的匝 n1 10 数比 ＝ ，若仪器可以看成纯电阻电路，其工作时的电阻 R＝44 Ω， n2 1 下列判断正确的是( ) A．原线圈两端电压 311 V，原线圈中的电流 70.7 mA B．原线圈两端电压 220 V，原线圈中的电流 50 mA C．原线圈所接交流电源的频率为 100 Hz D．原线圈所接交流电源的频率为 50 Hz
光敏传感器实验报告
一、实验原理1.1光敏传感器简介光敏传感器外形及各部分特点功能如图1.1所示：图1.1 光敏传感器构造1.2光敏传感器工作原理结合图1.1所示的光敏传感器，其电路中用到了光敏传感器电路、信号放大电路、单片机系统、状态显示系统构成。
其基本工作原理：经过信号放大电路，光敏传感器电路将感受到光程度以高低电平形式输出至单片机系统, 由状态显示系统进行显示。
光敏传感器工作框图如图1.2：图1.2 光敏传感器工作流程 二、光敏传感器硬件电路图电路中，光敏传感器电路如图2.1所示，其引脚连接图如图2.2所示：光敏传感器电路 信号放大电路单片机系统状态显示系统图2.1 光敏传感器硬件图1图2.2 光敏传感器硬件引脚图三、实验过程记录3.1 光敏传感器验证过程1、烧好ZIGBEE和智能网关程序。
2、将光敏传感器接到传感器A端口。
可以在图2.2中找到传感器A端口的位置。
3、根据实际需要及硬件连接原理，连接好外围硬件电路。
4、将仿真器USB连接入PC 机，插好电源，并打开开发实验箱上的电源开关和启动按钮，跳到网关显示界面，然后点击功能键进入。
5、结合网关以及Keil μVision4仿真软件对光敏传感器的主程序进行编译运行及仿真。
6、程序运行无误后，设置hex输出，将文件输出至“OBJ”文件夹下。
7、配置好J-Link、烧写程序，针对不同光照强度观察结果。
3.2 主要程序整个数据位其实一共是10个字节，除去2个字节的头和2个字节的校验，所以一共要采集的是数据其实有6个字节。
sensor_get_data(senser_type,&sensordata[2]) ；是采集函数，它首先保留了两个字节作头。
然后调用u8 sensor_get_data(u8 type,u8* data1)函数。
代码如下：u8 sensor_get_data(u8 type,u8* data1){u8* data = &data1[1];u8 no_sensor = 1; //有无传感器判断标志*data1 = type; //传感器类型//************ 传感器采集数据************//switch(type){case SENSOR_LIGHT5537: //判断光敏传感器GetSensorData(data); //采集数据break;default:no_sensor = 0;break;}return no_sensor;}四、实验结果把光敏传感器放置黑暗中，然后改变光照，显示屏上显示的光照强度会根据刚找强度的变化而变化，实验较为成功。
光敏传感器光电特性测量实验
光敏传感器光电特性测量实验光敏传感器是一种能够感应光线并将光线转化为电信号的传感器，广泛应用于光电自动控制、测距仪器、安防监控等领域。
本实验旨在通过对光敏传感器光电特性的测量，了解光敏传感器的基本结构和工作原理，掌握光敏传感器的光电特性及其影响因素。
实验原理光敏传感器的光电特性包括光电流-光照度曲线及响应时间。
光电流-光照度曲线是指光敏传感器输出光电流随光照度的变化关系，它反映了光敏元件灵敏度的大小；响应时间是指光敏传感器感应光线后输出光电信号的时间，它反映了光敏元件的响应速度。
实验器材光敏传感器、示波器、信号发生器、闪光灯、光照度计、计时器、直流电源等。
实验步骤1、将光敏传感器安装在实验架上，并接上直流电源。
2、使用信号发生器调节输出频率（以1000Hz为例），并将输出信号接入光敏传感器。
3、打开示波器，将光敏传感器的输出信号接入通道一，并将光照度计放置在传感器的前方，测量照度值（单位：勒克斯）。
4、先测量光敏传感器在不同光照度下的输出电压（即光电流-光照度曲线），记录下每组数据。
5、再测量传感器对快速变化光信号的响应时间。
将闪光灯对准传感器，并将其发送频率调整到1000Hz。
同时启动计时器，记录下传感器响应时间。
实验结果处理1、绘制光电流-光照度曲线，并根据曲线斜率计算出传感器灵敏度。
2、根据响应时间和光敏传感器输入信号频率计算出传感器响应速度。
实验注意事项1、实验过程中要注意传感器与其他器材的连接，保证连接稳定可靠。
2、测量光照度时，要将光照度计放在传感器前方准确测量，确保实验数据的准确性。
3、在实验过程中应注意使用安全措施，避免因不当操作造成伤害。
结论本实验通过对光敏传感器的光电特性进行测量，研究了光敏传感器的工作机理及其影响因素。
实验结果表明，光敏传感器的光电流-光照度曲线呈现出一定的非线性特征，传感器的灵敏度随外界光照度的增加而降低。
传感器的响应时间与输入信号的频率密切相关，随信号频率的增加而减小。
光电传感器系列实验
东南大学物理实验报告姓名学号指导教师日期报告成绩实验名称光敏传感器的光电特性研究目录实验一光敏电阻特性实验实验二光敏二极管特性实验一、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，测出它的伏安特性和光照特性曲线；4、了解硅光敏三极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线。
二、实验原理：光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接引起光强度变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。
即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
（1）光电导效应若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
光敏电阻的光电特性实验报告
光敏电阻的光电特性实验报告竭诚为您提供优质文档/双击可除光敏电阻的光电特性实验报告篇一：光敏电阻的光敏特性研究实验报告光敏电阻光敏特性的研究一、实验设计方案1.1、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的光照特性曲线。
2、学习使用电脑实测。
3、学习使用Datastudio软件。
4、学习了解设计性实验的基本方法。
1.2、实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，（如图1）；入射光强，电射光弱，电阻增大。
光敏电敏感性与人眼对可见光μm的响应很接近，只要人光，都会引起它的阻值变化。
路时，通用白炽灯泡光线或控制光源，但本实验采用激通过两偏振片控制光照强度传感器测出。
阻减小，入阻器对光的（0.4~0.76）眼可感受的设计光控电自然光线作光做光源，并由角速度1.2.1光敏电阻的光照特光电流随照度的变化而称为光照特性。
不同类型的光照特性不同，大多数光敏特性是非线性的。
某种光敏特性如图1所示。
利用光敏电阻的光照特一些材料的光吸收系数。
性改变的规律光敏电阻的电阻的光照电阻的光照性可以测出1.2.2光敏电阻特性图3为某光敏电阻的的关系，利用光敏电阻的光敏阻值与光强特性，可以分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。
光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.1.3.2选用仪器列表二、实验内容及具体步骤：2.1、测绘光敏电阻的光照特性曲线。
（1）按右图连接好电路，电压传感器连接到750接口。
（2）光敏电阻的光源由一激光提供。
并经过两偏振片调整光强后照射在光敏电阻上。
其中一偏振片与角速度传感器相连到750接口。
试验中保持光强从最弱到最强间变化。
（3）打开Datastudio软件，创建一个新实验。
（4）在Datastudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接，并设置采样率。
（5）在Datastudio软件的窗口打开一个图表。
光敏电阻的光电特性实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除光敏电阻的光电特性实验报告篇一：光敏电阻的光敏特性研究实验报告光敏电阻光敏特性的研究一、实验设计方案1.1、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的光照特性曲线。
2、学习使用电脑实测。
3、学习使用Datastudio软件。
4、学习了解设计性实验的基本方法。
1.2、实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，（如图1）；入射光强，电射光弱，电阻增大。
光敏电敏感性与人眼对可见光μm的响应很接近，只要人光，都会引起它的阻值变化。
路时，通用白炽灯泡光线或控制光源，但本实验采用激通过两偏振片控制光照强度传感器测出。
阻减小，入阻器对光的（0.4~0.76）眼可感受的设计光控电自然光线作光做光源，并由角速度1.2.1光敏电阻的光照特光电流随照度的变化而称为光照特性。
不同类型的光照特性不同，大多数光敏特性是非线性的。
某种光敏特性如图1所示。
利用光敏电阻的光照特一些材料的光吸收系数。
性改变的规律光敏电阻的电阻的光照电阻的光照性可以测出1.2.2光敏电阻特性图3为某光敏电阻的的关系，利用光敏电阻的光敏阻值与光强特性，可以分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。
光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.1.3.2选用仪器列表二、实验内容及具体步骤：2.1、测绘光敏电阻的光照特性曲线。
（1）按右图连接好电路，电压传感器连接到750接口。
（2）光敏电阻的光源由一激光提供。
并经过两偏振片调整光强后照射在光敏电阻上。
其中一偏振片与角速度传感器相连到750接口。
试验中保持光强从最弱到最强间变化。
（3）打开Datastudio软件，创建一个新实验。
（4）在Datastudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接，并设置采样率。
（5）在Datastudio软件的窗口打开一个图表。
（5）接通光敏电阻所在电路电源；（6）打开激光器，调整两偏振片，然后调整带有角速度传感器的偏振片使照到光敏电阻处的光强最小；（7）在Datastudio软件窗口中启动数据采集，并转动带有角速度传感器的偏振片使光敏电阻处的光强从最小到最强间变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。