光敏传感器基本特性与应用研究指导书
实验5.10 光敏传感器的基本特性与应用研究凡是能将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光强度变化引起的非电量，如光强、光照度等；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，光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
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（包括光电导效应、光生伏特效应）。
也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。
几乎大多数光电控制应用的传感器都是基于内光电效应的器件，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管等光敏传感器的伏安特性和光照特性，及两个具体应用电路。
1.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、光谱特性、温度特性、频率特性、暗电阻、亮电阻、响应时间等。
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。
伏安特性：光敏传感器在一定的入射光照度下，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簇伏安特性曲线。
它是传感器应用设计时的重要依据。
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，光照特性是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。
2.光敏传感器的应用运用掌握了其基本特性的光敏传感器设计两个应用电路，如测光强电路、光传输电路等，并用面包板装调该电路，检验所设计电路的功能。
3.这是一组综合性设计性实验，可由下列分项实验组成。
（1）光敏电阻的基本特性测量与研究。
（2）硅光电池的基本特性测量与研究。
（3）在接线板上组装光敏电阻与光电池的应用电路，并给予解释。
参考文献：1、康华光电子技术基础模拟部分（第五版）[M] 北京. 高教出版社2006、12、孙运旺传感器技术与应用[M] 杭州浙江大学出版社2006、93、孙健民传感器技术[M] 北京清华大学出版社北京交通大学出版社2005、104、陈振官陈宏威等光电子电路及制作实例[M] 北京国防工业出版社2006、1实验5.10.1 硅光电池基本特性的测量硅光电池是目前广泛使用的光敏传感器之一。
它工作时不需要外加电源，而能直接把光能转换为电能。
光电池的各类很多，常见的有硒、锗、硅、砷化镓等，其中最重要的是硅光电池，它有一系列的优点：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。
同时，硅光池的光谱灵敏度与人眼的灵敏度较为接近，因此，其有广泛应用。
它的缺点是响应时间较长。
本实验仅对硅光电池的基本特性和应用作初步了解与研究。
【实验目的】1. 了解光电池的基本特性，测量出光照特性曲线。
2．掌握电子电路中的基本测量方法。
【实验原理】1.硅光电池的照度特性硅光电池是属于一种PN 结的单结光电池，它由半导体硅中掺入一定的微量杂质而制成。
当光照射在PN 结上时，由光子所产生的电子与空穴将分别向P 区和N 区集结，使PN 结两端产生光生电动势。
这一现象称为光生伏特效应（属内光电效应）。
（1）硅光电池的短路电流与照度关系当光照射硅光电池的时候，将产生一个由N 区流向P 区的光生电流I ph ；同时由于PN 结二极管的特性，存在正向二极管管电流I D ，此电流方向从P 区到N区，与光生电流相反。
因此，实际获得的电流为： ]1)k [ex p(B 0--=-=Tn eV I I I I I ph D ph (1) 式中V 为结电压，I O 为二极管反向饱和电流，I ph 是与入射光的光强成正比的光生电流，其比例系数与负载电阻大小以及硅光电池的结构和材料的特性有关。
n 为理想系数，是表示PN 结的特性的参数，通常在1和2之间，K B 为波尔兹曼常数，T 为绝对温度。
在一定的照度下，当硅光电池被短路（负载电阻为零），V=0,由（1）式可得到短路电流ph SC I I = （2）硅光池短路电池与照度特性见图5.10.2b.这里所说的短路电流，是指在一定光照下，负载电阻相对于光电池的内阻来讲是很小的时候的电流。
负载电阻在Ω≤20时，短路电流与光照有比较好的线性关系，负载电阻过大，则线性会变坏。
（2） 硅光电池的开路电压与照度的关系开路电压则是指在一定光照下，负载电阻远大于光电池内阻时硅光电池两端的电压。
当硅光电池的输出端开路时，有I=0，由（1）、（2）式可得开路电压为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1ln 0I I q T nk V SC B OC （3） 硅光电池的开路电压与照度特性曲线见图5.10.2b.由图5.10.1b 可看出，开路电压与光照度之间为对数关系，因而具有饱和性。
因此，硅光电池作为敏感元件时，应该把它当作电流源的形式使用，即利用短路电流与光照度成线性的特点，这是硅光电池的主要优点。
2.硅光电池的伏安特性图5.10.1a 为硅光电池的伏安特性曲线。
在一定的光照度下，硅光电池的伏安特性呈非线性。
【实验仪器】JK-30型实验电源，光学暗筒，四位半数字万用表，硅光电池，电阻。
【实验内容与步骤】硅光电池的基本特性测试实验中对应的光照强度均为相对光强，可以通过改变点光源电压或改变点光源到光敏电阻之间的距离来调节相对光强。
光源电压的调节范围在0～12V ，光源和传感器之间的距离调节有效范围为:0～200mm 。
图5.10.1a 硅光电池的伏安特性 图5.10.1b 硅光电池的光照特性曲线1.光学暗筒内光照度的标定为消除杂散光对实验的影响，实验时照明光路是置于暗筒中进行。
光学暗筒的结构：一端有光敏元件的安装盖，用统一大小的元件接插件固定在插口上，用导线引入电路，另一端是装有白炽灯的可移动杆，杆身标有刻度，可以调节并读取光源与光电元件的距离，以改变它们之间的相对照度。
由于灯泡参数不可能完全一致，实验前根据电路图4.5.2，通过调节加在灯泡两端的电压，可改变白炽灯的亮度，直至达到硅光电池模块标莶纸上厂方所标定照度数据（0cm 处照度），则校准了一个相对照度。
表4.5.1 拉杆刻度同光照度对照表注：刻度数x 是指灯杆上刻度数，白炽灯到硅电池间实际距离r 为：02.+x cm 。
x 处的照度由距离平方反比律2024)(+⨯x φ计算。
2.硅光电池的伏安特性测量（略）3. 硅光电池的光照特性测量实验电路见图5.10.1.c 。
图中开关K 是一只单刀双掷开关，当它拨向0位置时，为测量光电池开路电压()V U C O ；当它拨向1位置时为测量取样电阻R 上的电压()V R U ，从而计算出光电池的短路电流()A I SC 。
对光照暗筒内光照度进行标定。
由于硅光电池的短路电流随照度的变化太大，从而给测量带来困难，本实验采用测量取样电阻（10.00Ω）上的电压来代替此时的短路电流测量。
（1）调至一定的照度下(见表5，移动灯杆)，测出该照度硅光电池的开路电压U OC 和取样电阻R 两端的电压()V R U (计算短路电流用)。
短路电流即为光电流Ω==00.10R Ph SC U I I （近似值，Ω00.10为取样电阻）。
（2）逐步改变光照度（10~8位），重复测出开路电压和取样电阻R 两端的电压()V R U 。
【数据记录及处理】记录光电池的光照特性测量数据，绘出光照特性曲线，用曲线表示结果。
拉杆刻度数(cm)0 1 2 3 4 5 6 7 9 11 照度lx /V E开路()V U C O()m V R U短路()mA SC I【注意事项】光敏传感器感应光照在时间上有迟后现象，即光敏传感器的“响应时间”（或称弛豫时间），测试时应待稳定后再读数。
【预习思考题】1、为什么可以通过测量取样电阻的电压值得到此时的短路电流值？2、实验时光源的相对强度发生了变化，对测量结果有何影响？3、硅光电池的输出与入射光照射瞬间有没有滞后现象？实验中能发现吗？图5.10.1.c 硅光电池光照特性测量电路光电池简介硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。
其核心部分是一个大面积的PN结。
在入射光的照射下，产生光生电动势——光生伏特效应（属内光电效应）。
例如，国产2CR型硅光池（由N型单晶硅制造）在100m W/cm2的入射光强下，开路电压为450—600mV，短路电流为16—30mA，转换效率为6％--12％。
为了减少光线在硅光池表面的反射，在它的表面蒸有一层蓝色的一氧化硅抗反射膜，使反射系数由30—39％下降到7％，提高了转换效率。
硅光电池作光控或光强测量元件时，应利用其短路电流与光照度成线性的特点，这是硅光电池的主要优点。
使用硅光电池时应注意以下几项：（1）光电池的输出特性与负载有关。
在一定光照条件下，当负载很小时，硅光电池输出电流趋近于短路电流，输出电压则趋近开路电压。
因此，在使用硅光电池时，只在确定好负载电阻为某地数值时，才能获得最大功率输出。
（2）硅光电池可以串并联使用，以满足所需要的电压或电流值。
（3）硅光电池的表面有一层抗反射膜，使用时应避免损伤其表面，如表面出现污垢，可用酒精棉球轻轻擦拭。
（4）使用时，硅光电池不应受外界环境干扰，以免产生误动信号。
附录：光功率与光度学的单位光度学讨论的内容仅是可见光的传播与量度，因此光度学的单位必须考虑人眼的响应包含了生理因素。
1.光功率：光波（行波）是光能流，若空间有一指定的面积为ΔA的截面，每秒射到ΔA的光能，叫做作用于ΔA的光功率，光功率的单位是W(瓦)。
2.视见函数：光波作用于人的眼睛，使人有颜色感和亮暗感，“色”是视觉对光波的频率（波长）的响应；“亮”是视觉对通过瞳孔的光功率的响应。
但是亮度是人的主观感受，亮的感受因人而异，而且与光波的频率（波长）有关，经过对大量视觉正常的人的测试统计，得到在光功率相同时，对不同波长的光感觉到的相对亮度曲线，叫做视见函数。
在较明亮的环境中，人眼对波长为0.555μm的绿光最敏感，因而把这种光的视见函数值规定为1。
一般人能感受的波长（可见光）范围大致在0.4μm~0.75μm之间。
3.光度学单位：光度学的单位是用来描述人的视觉感受的单位，因而与通常所说的物理学单位不同。
例如，在物理学中描述光的能流通量的物理量是光功率，它的单位是W。
但因人的亮暗感与照明光的波长有关，不能用能流通量表示人的视觉的感受。
为了把光功率与人的视觉联系起来，定义描述视觉感受到的光功率的量，叫做光通量，单位为流明（lumen）,记作lm。
光敏传感器的原理及应用
光敏传感器的原理及应用概述光敏传感器是一种能够感知、测量光线强度的设备，通过光敏元件将光信号转化为电信号，从而实现对光的检测和测量。
本文将介绍光敏传感器的原理、分类以及其在不同领域的应用。
光敏传感器的原理光敏传感器的原理是基于光敏效应，即某些材料在受到光照射时会产生电信号。
以下是常见的光敏传感器原理：1.光电效应：基于光子将电子从固体材料中解离出来的现象。
光电效应包括外光电效应和内光电效应两种形式，分别应用于光电导、光电二极管等光敏传感器中。
2.光致电导效应：当光照射到某些半导体材料中时，会产生电导率变化。
此原理常应用于光致电导传感器中。
3.光敏材料的电阻变化：某些光敏材料在受到光照射时，其电阻值会发生变化。
基于该原理的光敏传感器常被用于光敏电阻或光敏电阻器件。
4.光伏效应：某些半导体材料在光照射下会产生电压或电流变化。
光伏效应广泛应用于太阳能电池等光伏元件。
光敏传感器的分类根据不同的原理和应用，光敏传感器可以分为以下几类：1.光敏电阻（Photoresistor）：光照射导致电阻值变化，常用于光控开关、光敏灯等设备。
2.光敏二极管（Photodiode）：光照射产生电流，用于光通信、遥控等应用。
3.光敏三极管（Phototransistor）：光照射产生电流放大效应，常用于光电传感器、光电开关等设备。
4.光敏电容（Photo Capacitor）：光照射改变电容值，常用于光敏触摸屏、光敏开关等。
5.光敏电阻器（Photoconductive Cell）：光照射降低电阻值，常用于曝光控制、自动调光等应用。
6.光敏四极管（Photo Quad）：光照射引发正向信号，常用于光电传感器、图像捕捉等。
光敏传感器的应用领域光敏传感器广泛应用于以下领域：自动化控制•工业自动化：用于光电开关、光电传感器等设备，实现对物体的检测、计数、位置判断等。
•家居自动化：用于照明控制、智能窗帘、安防系统等，实现对环境的感知和控制。
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
光敏传感器基本特性与应用研究指导书
实验5.10 光敏传感器的基本特性与应用研究凡是能将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光强度变化引起的非电量，如光强、光照度等；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，光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
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（包括光电导效应、光生伏特效应）。
也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。
几乎大多数光电控制应用的传感器都是基于内光电效应的器件，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管等光敏传感器的伏安特性和光照特性，及两个具体应用电路。
1.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、光谱特性、温度特性、频率特性、暗电阻、亮电阻、响应时间等。
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。
伏安特性：光敏传感器在一定的入射光照度下，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簇伏安特性曲线。
它是传感器应用设计时的重要依据。
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，光照特性是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。
2.光敏传感器的应用运用掌握了其基本特性的光敏传感器设计两个应用电路，如测光强电路、光传输电路等，并用面包板装调该电路，检验所设计电路的功能。
光敏传感器在测量中的应用
光敏传感器在测量中的应用x摘要：光敏传感器是一种新型的传感器，它可以检测光线，电流和温度，并将这些参数信息及时准确地传输出来。
本文介绍了光敏传感器的主要特性，以及它在测量中的应用，主要包括环境气体测量、流量测量、变温传感测量等。
本文还介绍了当前光敏传感器的发展状况，以及一些研究领域。
关键词：光敏传感器；环境气体；流量；变温1．绪论光敏传感器是一种新型的传感器，它能够检测光线、电流和温度，把相关参数信息及时准确地传输出来，这种传感器的安装简单，便于使用，可满足不同测量要求。
随着科技的进步和光敏传感器的发展，它可以用于多种测量，包括流量测量、环境气体测量、变温传感测量等等。
本文结合当前光敏传感器技术发展状况，就光敏传感器在测量中的应用进行简单的介绍。
2．光敏传感器的主要特性光敏传感器是一种新型的传感器，它组合了光学和电路技术，主要分为一般光敏传感器和差分光敏传感器。
光敏传感器可以检测光线、电流和温度，能够将检测到的这些信息传输出来，有效的满足测量要求。
光敏传感器的主要特点如下：（1）可靠性：光敏传感器具有可靠性，并且能够在恶劣的环境下工作，抗重复利用性强，能够反复使用；（2）灵敏度：光敏传感器具有高灵敏度，能够检测到微小的信号；（3）安装简单：光敏传感器安装简单，只需要把传感器安装在适当的位置即可实现测量；（4）可以实现多重测量：光敏传感器可以实现多种测量，满足不同环境的需求；（5）体积小：光敏传感器体积小巧，可以满足更小空间的测量要求。
3．光敏传感器在测量中的应用（1）环境气体测量：环境气体测量是光敏传感器最重要的应用之一，它可以测量环境中的气体浓度，比如过量氧气、二氧化碳、硫化氢等，在综合环境监测中有重要意义。
并且，光敏传感器可以实现温度和湿度的测量，可以用于气体激发和反应监测。
（2）流量测量：光敏传感器也可以用来测量流量，流量测量可以帮助确定流量中物质的浓度、介质的流速和流量量，从而更好的控制机械系统运行，为节能减排提供有力的支持。
《传感器实验指导》光敏电阻传感器特性及应用实验
《传感器实验指导》光敏电阻传感器特性及应用实验1.了解光敏电阻的光电特性2.了解光敏电阻暗电流、光电流的测量方法3.掌握光敏电阻的伏安特性、负载特性的测量方法1.分析光敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测亮度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.光敏电阻亮度测量模块；3.导线若干。
光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。
无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。
实际上光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。
图5-1 光敏电阻的电极实验原理及内容：光敏电阻的主要参数及测试方法：1、暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。
在测量光敏电阻的暗电流时，应先将光敏电阻置于黑暗环境中30分钟以上，否则电压表的读数会较长时间后才能稳定。
将光敏电阻完全置入黑暗环境中（用遮光罩为光敏电阻遮光，且不通电），使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。
由于光敏电阻的个体差异，某些暗电阻可能大于200兆欧，属于正常现象。
利用图5-2，可以测量光敏电阻的暗电流，图中取E=12V，RL=10M，由电压表读数除以RL，即可得出光敏电阻的暗电流I暗。
2、亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
亮电阻的测试：在一定的光照条件下（移除遮光罩）由Counter输出PWM波驱动LED光源，使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R亮。
利用图5-3，取E=12V，RL=2k。
光敏传感器的光电特性研究
光敏传感器的光电特性研究【实验内容】1.研究光敏二极管的光电特性。
2.研究光敏电阻的光电特性。
【实验目的】1.了解光敏二极管及电阻的光电特性2.学习光敏传感器的具体应用【仪器用具】1.光电传感器实验仪2.台灯3. 万用表【实验原理】1．光电效应（1）光电导效应当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。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应在无光照时，半导体PN结内部有自建电场。
当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场E的作用，电子漂移到N区，空穴漂移到P区。
结果使N区带负电荷，P区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。
2．光敏传感器的基本特性光敏传感器的基本特性则包括：伏安特性、光照特性等。
伏安特性：光敏传感器在一定的入射光照度下，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伏安特性曲线。
它是传感器应用设计时的重要依据。
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。
本实验主要是研究光敏电阻、光敏二极管的基本特性。
(1)光敏二极管在无辐射（暗室中）的情况下，PN 结硅光电二极管的正、反向特性与普通PN 结二极管的特性一样，其电流方程为:()[]1exp −=kT qU I I d （3）I d 为U 为负值（反向偏置时）且|U|>>kT/q 时(室温下kT/q ≈0.26mV ，很容易满足这个条件)的电流，称为反向电流或暗电流。
光敏传感器的简介及应用
光敏传感器的简介及应用光敏传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
它利用光敏材料对光的感应特性，通过光电转换的方式将光信号转换为电信号。
光敏传感器可分为两大类：光敏电阻和光敏二极管。
光敏电阻是一种变阻器，其电阻值随光照强度的变化而改变。
当光线照射到光敏电阻上时，光敏电阻的电阻值会改变，从而产生电信号。
光敏电阻广泛应用于光敏开关、光敏电路等领域。
例如，光敏开关利用光敏电阻的特性来感应光照强度的变化，从而控制开关的开关状态。
在自动照明系统中，光敏电阻可以根据环境光线的变化自动调整照明灯的亮度，实现节能的效果。
光敏二极管是一种具有较高响应速度的光敏元件。
当光线照射到光敏二极管上时，光敏二极管会产生电压信号，其大小与光照强度成正比。
光敏二极管具有响应速度快、工作频率宽等优点，广泛应用于光通信、光电测量等领域。
例如，在光通信系统中，光敏二极管可以将光信号转换为电信号，实现光电信号的接收和解调。
此外，光敏传感器还广泛应用于光电测量、光学检测等领域。
例如，在工业自动化领域中，光敏传感器可以用于检测物体的存在、背景光的补偿、颜色识别等应用。
光敏传感器还可以用于光谱分析、成像传感、光学显微镜等领域。
光敏传感器的应用范围非常广泛，从家用电器到军事航天设备都可以找到它们的身影。
总之，光敏传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，可以根据光照强度的变化产生相应的电信号。
光敏传感器在光通信、自动照明、工业自动化等领域有着广泛的应用。
随着科技的发展，光敏传感器的性能和功能也得到了不断的提升和改进，为各个领域的应用提供了更加可靠和高效的解决方案。
光敏传感器使用手册
光敏传感器使用手册一、引言光敏传感器是一种能够检测环境光强度的设备，它能够在光照条件发生变化时提供准确的反馈。
本手册将介绍光敏传感器的基本知识，包括使用前的准备、安装、操作方法以及常见问题的解决方法。
二、光敏传感器的工作原理光敏传感器通过感测外界环境中的光照强度来实现其功能。
它通常由光敏电阻器和一个预先调整好的电路组成。
光敏电阻器可以根据光照强度的变化来改变其电阻值，从而反映出光强度的变化。
使用者可以通过读取光敏传感器输出的电压值或电阻值来得知当前环境的光照强度。
三、使用前的准备工作1. 材料清单：- 光敏传感器- 接线材料- 开发板或者控制器- 手册/说明书2. 检查设备：在开始使用光敏传感器之前，确保所有设备完好无损。
检查电路连接是否牢固，同时检查光敏传感器表面是否有污垢或损伤。
3. 学习相关知识：在使用光敏传感器之前，建议学习一些关于传感器的知识，包括电路连接、编程和数据处理等方面的知识。
四、光敏传感器的安装在安装光敏传感器时，应注意以下几点：1. 安装位置：光敏传感器应当安装在需要检测光照强度的位置。
避免将传感器安装在有遮挡物的地方，以免影响光照强度的准确检测。
2. 保护传感器：在安装传感器时，应注意保护传感器不受到外界物体的碰撞和损坏。
可以使用适当的外壳或支架来增强传感器的保护。
3. 连接设备：在将光敏传感器连接到控制器或开发板时，确保电路连接正确无误。
五、操作方法下面是使用光敏传感器的基本操作方法：1. 连接传感器：将光敏传感器的引脚正确连接到控制器或开发板的相应引脚上。
2. 设置参数：根据需要，可以通过编程设置光敏传感器的相关参数，如灵敏度等。
3. 读取数据：使用合适的编程语言或开发平台，编写程序以读取光敏传感器输出的数据。
一般来说，可以通过读取传感器输出的模拟电压值或电阻值来得知光照强度。
4. 数据处理：根据需要，可以对传感器输出的数据进行进一步处理，如转换为光照强度的百分比或某种特定的单位。
科技创新实践活动：光敏传感器的认识与使用
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（4）认识上、下拉电阻电路
（5）搭建光敏电阻信号采集电路
图1：上拉电阻电路
图2：下拉电阻电路
光敏传感器的认识与使用
拓展延伸：设计制作光控路灯
问题 我们已经了解了光敏电阻的工作原理及其简单的运用，我们如何 用光敏电阻和LED灯来设计制作一个光控路灯呢？
光敏传感器的认识与使用
拓展延伸
大家还可以运用光敏电阻来设计制作哪 些作品了？如果大家感兴趣，下去后还 可以尝试制作光敏电阻电子琴、光敏电 阻触摸小夜灯等
在光敏电阻的光敏材料中，由于受不同光照会产生不同电子空穴。在光敏电阻 两端的金属电极加上电压，其中便会有电流通过，收到一定波长的光线照射时， 电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是 一个电阻元器件，半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
透明树脂胶（表面） 基板材料
光敏传感器的认识与使用
光敏传感器的认识与使用
项目准备
Mixly编程软件
电脑
Arduino UNO开发板
光敏电阻
面包板
数据线
杜邦线 10K电阻
光敏传感器的认识与使用
光敏电阻的结构及工作原理
（1）光敏电阻的结构
光敏电阻
电极引线
（2）光敏电阻的工作原理
电极
光敏电阻是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变 的电阻元件。
电极引线 光电导材料
光敏传感器的认识与使用
光敏电阻在生活中的应用
光控太阳能路灯光控摄Fra bibliotek头楼道光控灯
光敏传感器的认识与使用
读取光敏电阻的光照强度值
（1）认识模拟量输入程序块
第6章光敏传感器及工程应用
二极管、晶体管）的光谱特性曲线如图6-13所示。
第6章 光敏传感器及工程应用
100 Kr(％) 80 60 40 20 0 0.5 1.0 1.5 2.0 锗 硅
从图中可以看出，硅管峰值 波长在 0.9 μm 左右，锗管峰值 波长在 1.5 μm 左右。故在探测 可见光时，用硅材料的光敏管
μm) λ(
合于检测比较微弱的光照。
6.2.3 光敏电阻
1. 光敏电阻的结构及工作原理 光敏电阻又称作光导管，是用半导体材料制成的光电器件，
其结构外形和电路符号如图6-4所示。就是在绝缘材料上均匀
地涂上薄薄的一层半导体材料。
第6章 光敏传感器及工程应用
为了提高灵敏度，半导体材料的两端装有梳状的金属电 极，金属电极与引线连接；为了防止受潮，外加一个保护壳。 光敏电阻的工作原理 是基于半导体材料的光电
，这样会使发射极发射更多的电子流向集电极，形成较大
的输出电流。
第6章 光敏传感器及工程应用
图6-11 光敏晶体管
由于发射结的作用，在同样的光照下，流过光敏三极 管的电流要比流过光敏二极管的电流大得多，这就是光敏
三极管的放大作用。
第6章 光敏传感器及工程应用
当某些场合需要更大的电流输出时， 可采用达林顿光敏管，其结构和符号如
导效应。即当无光照射时，
光敏电阻的电阻值很大； 当受到一定波长范围的光 照射时，它的电阻值急剧 下降。并且光照越强，它 的电阻值就越小。光照停 止，电阻值又恢复到原值。
图6-4 光敏电阻外形和电路符号
第6章 光敏传感器及工程应用
光敏电阻无极性，纯粹是一个电阻器件，使用时可加 直流电，也可加交流电。
上。另一个是阳极，通常是装 在光电阴极前面的一根金属丝