光电检测实验指导 - 部分
光电报警实验报告

光电报警实验#### 实验目的:1. 理解光电报警器的工作原理。
2. 掌握光电报警器的组装与调试方法。
3. 学习利用光电传感器实现光控报警功能。
#### 实验时间:2023年10月15日#### 实验地点:实验室#### 实验器材:1. LM555CN芯片2. HG412A砷化镓发光二极管3. 2CU2D硅光敏二极管4. 红外发射管5. 电阻、电容、导线等6. PSPICE仿真软件7. 万用表8. 电源#### 实验原理:光电报警器利用光电传感器检测光线的强度,当光线被阻挡时,传感器输出低电平信号,触发报警电路发出警报。
本实验中,利用LM555CN芯片构成的多谐振荡器产生报警声,红外发射管与硅光敏二极管形成红外探测电路,当红外信号被阻挡时,报警器启动。
1. 组装电路:- 将LM555CN芯片插入电路板,连接电阻、电容等元件。
- 将红外发射管与硅光敏二极管分别安装在发射端和接收端,确保两者之间的红外信号可以正常传输。
- 连接电源,调试电路。
2. 调试电路:- 使用万用表测量LM555CN芯片的输出电压,确保电路工作正常。
- 调整红外发射管与硅光敏二极管之间的距离,观察报警器是否能够正常工作。
3. 仿真分析:- 利用PSPICE软件对电路进行仿真,分析电路性能。
- 调整电路参数,优化报警器性能。
4. 实验数据记录与分析:- 记录不同距离下的报警效果,分析报警器的探测距离。
- 记录不同光照强度下的报警效果,分析报警器的灵敏度。
#### 实验结果:1. 报警器在红外发射管与硅光敏二极管之间距离为1米时,能够正常工作。
2. 当红外信号被阻挡时,报警器能够立即发出警报声。
3. 通过PSPICE仿真,发现报警器的探测距离与灵敏度可以满足实际应用需求。
#### 实验总结:1. 本实验成功组装并调试了一个光电报警器,实现了光控报警功能。
2. 通过实验,加深了对光电报警器工作原理的理解,掌握了光电报警器的组装与调试方法。
光电子技术实验指导书(doc 98页)

光电子技术实验指导书(doc 98页)光纤通信与光电子技术实验指导书引言光通信技术是当代通信技术发展的最新成就,在信息传输的速率和距离、通信系统的有效性、可靠性和经济性方面取得了卓越的成就,使通信领域发生了巨大的变化,已成为现代通信的基石,是信息时代来临的主要物质基础之一。
现代光通信是从1880年贝尔发明‘光话’开始的。
他以日光为光源,大气为传输媒质,传输距离是200m。
1881年,他发表了论文(关于利用光线进行声音的复制与产生)。
但贝尔的光话始终未走上实用化阶段。
究其原因有二:一是没有可靠的、高强度的光源;二是没有稳定的、低损耗的传输媒质,无法得到高质量的光通信。
在此后几十年的时间里,由于上述两个障碍未能突破,也由于电通信得到高速发展,光通信的研究一度沉寂。
这种情况一直延续到本世纪60年代。
1970年被称为光纤通信元年,在这一年发生了通信史上的两件大事:一是美国康宁(Corning)玻璃有限公司制成了衰减为20dB/km 的低损耗石英光纤,该工艺理论由英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于1966年提出;二是美国贝尔实验室制作出可在室温下连续工作的铝镓砷(A1GaAs)半导体激光器,这两项科学成就为光纤通信的发展奠定了基础。
此后,光纤通信以令人眩目的速度发展起来,70年代中期即进入了实用化阶段,其应用遍及长途干线、海底通信、局域网、有线电视等各领域。
其发展速度之快,应用范围之广,规模之大,涉及学科之多(光、电、化学、物理、材料等),是此前任何一项新技术所不能与之相比的。
现在,光纤通信的新技术仍在不断涌现,生产规模不断扩大,成本不断下降,显示了这一技术的强大生命力和广阔应用前景。
它将成为信息高速公路的主要传输手段,是将来信息社会的支柱。
经过30年的发展,光纤通信历经五次重大技术变革,前四代光纤通信均已得到广泛应用。
第一代光纤通信的工作波长为0.85um,属短波长波段,传输光纤用多模光纤。
光源使用铝镓砷半导体激光器,光电检测器为硅(Si)材料的半导体PIN光电二极管或半导体雪崩光电二极管(APD)。
光电综合实验平台介绍

GDS-III光电综合实验平台GDS-Ⅲ型光电综合实验平台为我公司享有独立知识产权的最新光电实验教学仪器。
是王庆有教授积累30余年“光电技术”课的教学经验与科研成果的结晶。
是为培养学生动手能力、科技创新能力而设计。
该产品具有发明专利(专利号:200510136070.0)和实用新型专利(专利号:200520131061.8)。
为满足不同院校、不同课程设置与不同教学内容要求的需要,平台提供四种不同附件配置,以便满足更多院校的需求,请点击网页内“平台配置方案”选项,深入了解各种配置的内容与功能。
另外,还将各种附件实物图片与简介也放在网页上,请查找。
▶光电综合实验平台结构由光学平台、电路组装实验平台、测试数字电表(3档位电压表、电流表与照度计)、光电传感器接入装置、计算机系统和相应实验功能软件等构成,如图所示。
仪器还将实验过程中需要扩展实验范围和容易损坏的元器件安放到“易换、易损盒”内,使它既容易更换又不能随意插拔,它不但使用户增多了用于实验元器件的种类,又使实验过程中意外损坏的器件很快更换。
这是设计者多年从事实验教学的经验总结。
用计算机显示光电器件的特性曲线是实验教学仪器的重要突破。
仪器安装有4路同步输入的探头,分别是二个同步示波探头,一个线阵CCD(经典光电传感器)和一个图像采集卡的全电视视频信号输入口。
使仪器功能更强,所能够完成的实验内容更丰富,对学生的动手、动脑能力的培养能力更高。
利用同步示波探头和相关软件,不但能够更清晰地分析与比较两路输入信号的幅频特性,还能够用来测量与显示光电器件的伏安特性曲线,与对测量结果进行存储、调用、处理与分析。
易损件安装盒的设计也是一项创新,盒内插放许多二极管、三极管和CPLD可编程逻辑器件,既方便更换又使学生能够清晰可见。
其中的CPLD与它的多个I/O接口引出到面板,使学生能够方便地学习逻辑电路,进行硬件描述语言的训练。
更使学生有机会自己动手、动脑进行创新设计,将创新设计方案、思想通过平台进行搭建与实验研究。
光电传感器实验心得

竭诚为您提供优质文档/双击可除光电传感器实验心得篇一:光电传感器实验Dh-sJ3光电传感器物理设计性实验装置(实验指导书)实验讲义请勿带走杭州大华科教仪器研究所杭州大华仪器制造有限公司Dh-sJ3光电传感器物理设计性实验装置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,即光敏材料的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。
大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。
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,半导体光敏传感器、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以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
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。
3、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。
4、了解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。
5、了解光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
二、光敏传感器的基本特性及实验原理1、伏安特性光敏传感器在一定的入射光强照度下,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。
光致发光谱的测试步骤

光致发光谱的测试步骤光致发光谱(photoluminescence spectrum)是一种通过激发样品使其发光,然后测量发出的光的特性来研究材料性质的测试方法。
以下是光致发光谱测试的一般步骤:1.准备工作在进行光致发光谱测试之前,需要准备好测试所需的器材和试验材料。
同时,还需进行实验室的安全检查,确保实验室环境的安全性。
2.准备样品将待测试的样品准备好,通常可以是固体、液体或气体。
固体样品需要制备成适合测试的样品片,确保其表面光滑且杂质少;对于液体样品,需要放置在试管或石英池中;气体样品需要通过一定的装置将其引入到测试系统中。
3.激发光源的选择根据样品的性质和要研究的特定光学过程,选择适当的激发光源。
通常使用可以提供足够激发能量的激光器或光电灯作为激发光源。
4.设置实验装置将激发光源和探测系统等设备正确装置在实验台上。
激发光源通过光学透镜或反射镜对样品进行照射,然后通过光栅或单色器选择出特定波长的发射光。
5.调节能量和波长确保激发光源的能量和波长符合实验要求。
激光器或光电灯的能量应调整到适当的水平,以确保样品受到足够的激发能量,但又不会造成样品过度激发导致样品损伤。
6.收集发射光使用光学透镜或反射镜收集样品发出的光,并将其引导至光学探测器(如光电multiplier tube,charge-coupled device detector 等)进行检测和测量。
7.记录数据将光学探测器检测到的光的强度数据记录下来。
通常,可以通过计算机软件进行实时数据采集和分析,以获得更精确的结果。
8.分析光致发光谱根据实验数据,对光致发光谱进行分析。
可以通过调整激发光源的能量和波长来观察样品发出的光的特性,如峰值波长、峰值强度、发射谱的形状等。
同时,还可以通过与已知材料的发射谱进行对比来确定样品的组成或性质。
9.数据处理和结果分析对实验得到的数据进行处理和分析。
使用适当的数据处理方法和数学模型,可以从光致发光谱中提取出更多信息,如能带结构、载流子浓度、载流子寿命等。
实验指导书

目录实验一实验二实验三实验四实验五实验六实验七实验八实验九实验十实验十一实验十二实验十三实验十四实验十五实验十六实验十七实验十八实验十九实验二十电阻式传感器的单臂电桥性能实验……………………电阻式传感器的半桥性能实验…………………………电阻式传感器的全桥性能实验…………………………电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验………电阻式传感器的振动实验* …………………………电阻式传感器的电子秤实验* ………………………变面积式电容传感器特性实验…………………………差动式电容传感器特性实验…………………………电容传感器的振动实验* …………………………电容传感器的电子秤实验* …………………………差动变压器的特性实验…………………………自感式差动变压器的特性实验………………………差动变压器的振动实验* …………………………差动变压器的电子秤实验* …………………………光电式传感器的转速测量实验…………………………光电式传感器的旋转方向测量实验……………………接近式霍尔传感器实验…………………………………霍尔传感器的转速测量实验……………………………涡流传感器的位移特性实验……………………………被测体材质对涡流传感器特性的影响实验……………135678911131415161819202223252527实验二十一涡流式传感器的振动实验* …………………………实验二十二涡流式传感器的转速测量实验…………………………实验二十三温度传感器及温度控制实验(AD590) …………………实验二十四K型热电偶的温度控制实验……………………………2 282930 33实验二十五E型热电偶的温度控制实验 (35)实验二十六铂热电阻的温度控制实验 (36)实验二十七铜热电阻的温度控制实验 (37)实验二十八磁电式传感器的特性实验………………………………实验二十九磁电式传感器的转速测量实验…………………………38 40实验三十磁电式传感器的应用实验* (40)实验三十一压电加速度式传感器的特性实验………………………实验三十二光纤传感器的位移特性实验……………………………实验三十三光纤传感器的振动实验…………………………………实验三十四光纤传感器的转速测量实验……………………………实验三十五压阻式压力传感器的特性实验…………………………实验三十六压阻式压力传感器的差压测量实验* ………………实验三十七超声波传感器的位移特性实验…………………………实验三十八超声波传感器的应用实验* ..............................实验三十九气敏传感器的原理实验 (41)4244454648495051实验四十附录一附录二湿度式传感器的原理实验………………………………计算机数据采集系统的使用说明………………………温度控制仪表操作说明…………………………………525355附录三JZY-Ⅲ型检测与转换技术实验箱(台)使用手册 (57)3实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
显微镜参数测量实验

光电综合实验(1)实验报告姓名学号学院:专业:题目: 显微系统特性参数的测量指导教师:王小燕2010 年 1 月 22 日显微系统特性参数的测量一、实验目的通过对显微系统特性参数的实际测量,进一步掌握显微系统的基本成像原理,同时加深对其各参数的理解。
二、实验内容1.通过自组显微镜来提高学生的动手能力以进一步加深对显微系统理解。
2.更换目镜和物镜,测量不同显微系统的线视场、放大倍率。
3.使用显微镜观察光纤面板,并通过显微镜读数计算光纤直径。
三、实验仪器待测显微镜、25×测微目镜、10×目镜、8×物镜、3×物镜、标准刻尺、照明光源等。
四、测量原理(一)显微镜的原理示意如下图1所示:图1 显微镜原理示意图从图中可见,显微镜由物镜及目镜构成,显微镜的特点是有较大的光学间隔且其物镜的焦距不大,目镜的焦距也比较小。
被观测的物体首先经显微镜的物镜放大后其像再经目镜放大以供人眼观察,其成像过程是一个二次成像过程。
其系统放大率目Γ=Γβ (1)式中β为物镜的垂轴放大倍率,Γ目为目镜的视觉放大倍率。
(二) 显微镜线视场的检测从显微镜原理图可见,对于显微镜而言,分划板是其视场光阑,显微镜的线视场主要取决于视场光阑的大小,且显微镜的视觉放大率越大,它的物空间的线视场越小。
若在显微镜承物台上放置一标准玻璃刻尺,并以光源照明,令显微镜对标准玻璃刻尺进行调焦,使人眼通过显微镜看清其像,则显微镜中所能看到的最大刻线范围即为显微镜的线视场。
五、测量步骤(一)显微系统线视场的测量1、将标准刻尺放置在被测量显微镜的承物台上,固定好位置,并用光源照明刻尺。
2、更换显微镜的物镜(如果物镜的放大倍率选择过大则看不到刻尺的像),同时通过拔插的方式选择一个适合的目镜,转动旋钮令显微镜对刻尺进行调焦,直至看到刻尺的清晰的像,若通过调整只能看见刻尺的模糊的像,则还需更换目镜进行相应的视度调节。
3.此时读出通过显微镜目镜所能看到的最大的刻尺范围,此数值即为待测显微镜的线视场的大小。
我校光电实验室建设与后续管理探索

我校光电实验室建设与后续管理探索
王 霞
郑州 大学西 亚斯 国际学院 河南 郑 州 4 5 0 0 0 0 中图分类号 : T N6 4 2 . 0 文献标识码 : A
摘要: 实验 室建设是高校 办学水平的一个重要标志 , 它的质量高低直接影响教学质量和教 学水平。本文就我校光 电实验室的建设 目 标、 建设 内容 、 后续
放式教学。 即学生可在实验课程规定 的日程里 自选 时间来完成规定的实验任务。为此应增加实验指导
教师, 轮流值班使 得学生在需要帮助的时候得到及
时的 指导。 教师还应提前教育学生作实验前要有合 理的进度规划, 自己确定每次在实验室准备完成的
内容和计划完成实验的时间, 并交由教师检查认可, 从而避免出现学生过于集 中或 门可罗雀的极端现 象。比如光电创新型实验 中的太 阳能充电器实验 。 应先布置实验任务, 学生按照教师给 出的大体思路 设计总体 的电路图并归纳出所需要 的主要器件, 拿 到教师这里来进行检查, 教师给 出修改意见, 认定基 本可行之后再下发实验器件 , 学生可以在开放 的时 间内, 任选时间来实验室使用教师提供的电源、 信号 发生器 、 万用表 、 示波器等仪 器进行调试 , 并可 以在 调试过程中得到指导教师的帮助, 实验现象调试成 功后再记录数据, 请指导教师检查, 最后归还器件, 完 成实验报告。已经有越来越多的教师和学生体会到
的共享程度和综合效应 , 真正把实验室建设成为完
测试等实验, 特别有利于学生实际工作能力的 提高。
3 后续管理
在全国高校大量扩招的背景下, 各专业学生数 量大幅上升, 同其他实验室一样, 光 电实验 教学从仪器设备到教学人员、 从教学 内容到教学方
- 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)。
实验一 光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻,又称为光导管。
是一种均质的半导体光电器件,其结构如图1-1所示。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏电阻应用得极为广泛,可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见。
当内光电效应发生时,光敏电阻电导率的改变量为:p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ 在上式中,e 为电荷电量,p ∆为空穴浓度的改变量,n ∆为电子浓度的改变量,μ表示迁移率。
当两端加上电压U 后,光电流为:ph AI U dσ=⋅∆⋅ 式中A 为与电流垂直的表面,d 为电极间的间距。
在一定的光照度下,σ∆为恒定的值,因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图1-2所示,不同的光照度可以得到不同的伏安特性,表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下,电压越高,光电流也越大,光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性则如图 1-3 所示。
不同的光敏电阻的光照特性是不同的,但是在大多数的情况下,曲线的形状都与图1-3 类似。
由于光敏电阻的光照特性是非线性的,因此不适宜作测量型的线性敏感元件 ,在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。
图 1-4 几种光敏电阻的光谱特性实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(做光照特性测试,由用户自备或选配)实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R 暗,移开遮光罩,在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮,暗电阻与亮电阻之差为光电阻,光电阻越大,则灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻,试作性能比较分析。
2. 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图1-5接线,分别在暗光及有光源照射下测出输出电压暗和U 亮,电流L 暗=U 暗/R,亮电流L 亮=U 亮/R ,亮电流与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。
3. 光敏电阻的伏安特性测试按照图1-5接线,电源可从直流稳压电源+2~+12V 间选用, 每次在一定的光照条件下,测出当加在光敏电阻上电压 为+2V ;+4V ;+6V ;+8V ;+10V ;+12V 时电阻R 两端的电压U R ,和电流数据,同时算出此时光敏电阻的阻值,并填入以下表格,根据实验数据画出光敏电阻的伏安特性曲线。
图1-5 光敏电阻的测量电路4. 光敏电阻的光照特性测试按照图1-5接好实验线路,负载电阻R 选定1K ,光源用高亮度卤钨灯,(实验者可仔细调节光源控制旋钮,得到不同的光源亮度),每确定一种亮度后改变测试电路工作电压从0V-12V.从电源电压U CC =2V 开始到U CC =12V ,每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相对光照度从“弱光”到逐步增强的电流数据,即: 1.00Rph U I K =Ω,同时求出此时光敏电阻的阻值,即:cc Rg PhU U R I -=。
这里要求尽量多的测点(不少于15个)不同照度下的电流数据,尤其要在弱光位置选择较多的数据点,以使所得到的数据点能够绘出较为完整的光照特性曲线。
根据以上实验数据画出光敏电阻的一组光照特性曲线。
5. 光敏电阻的光谱特性:用不同的半导体材料制成的光敏电阻有着不同的光谱特性,见图1-4。
当不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上,光敏电阻就有不同的灵敏度。
按照图1-5接线, 其工作电源可选用直流稳压电源的负电源,用高亮度LED (红、黄、绿、蓝、白)作为光源,发光电源可选用直流稳压电源的正电源。
发光管的接线可参照图1-6。
限流电阻用选配单元上的1K~100K 档电位器,首先应置电位器阻值为最大,开启电源后缓慢调小阻值,使发光管逐步发光并至最亮,当发光管达到最高亮度时不应再改变限流电阻阻值,依次将各发光管接入光电器件模板上的发光管插座。
发光管与光敏电阻顶端可用附件中的黑色软管连接(透镜对透镜)。
分别测出光敏电阻在各种光源照射下的光电流,再用固体激光器作为光源,测得光电流,将测得的数 图1-6 发光管连接电路 6. 光敏电阻的温度特性:光敏电阻与其他半导体器件一样,性能受温度影响较大.随着温度的升高电阻值增大,灵敏度下降。
请按图(5)测试电路,分别测出常温下和加温(可用电烙铁靠近加温或用电吹风加温,电烙铁切不可直接接触器件)后的伏安特性曲线。
注意事项:实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX , P MAX =LU 光源照射时灯胆及灯杯温度均很高,请勿用手触摸,以免烫伤。
实验时各种不同波长光源选用的高亮度LED在不发光时均为透明材料封装,查看颜色及亮度均可从其顶端透镜前观察。
用做光源时也应将透镜发光点对准光敏器件。
实验二光敏电阻的应用-----暗光亮灯电路实验原理:图2-1所示即为“光敏灯控”实验单元内的实际电路,在放大电路中,当光照度下降时晶体管T基极电压升高,T导通,集电极负载LED流过的电流增大,LED发光,这是一个暗通电路.。
实验所需部件:光敏电阻、光敏灯控电路(也可自行用实验选配单元接线)、发光二极管、电压表实验步骤:1.按照仪器面板所示,将光敏电阻对应接入“光敏灯控”单元的“光敏入”,“发光管”端口与工作台上实验模板上的发光管相接。
调节“暗光控制”电位器,,使在实验室光照环境下发光管不亮。
2.然后改变光照条件,分别用白纸、带色的纸和遮光罩改变光敏电阻的光照,当光照变暗到一定程度时发光管跳亮。
这就是日常所用的暗光街灯控制电路的原理。
图2-1 光敏灯控电路3. 根据图2-1暗通电路原理,试设计一个亮通控制电路.实验三光敏二极管特性实验实验原理:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。
光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管,无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流,此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。
光敏二极管结构见图3-1。
实验所需部件:光敏二极管、稳压电源、负载电阻(实验选配单元中可变电阻)、遮光罩、光源、电压表(自备 4 1/2位万用表).、微安表(或自备4 1/2位万用表上的200mA 图3-1光敏二极管原理档)、照度计(自备或另购)实验步骤:按图3-2接线,要注意光敏二极管是工作在反向工作电压的。
由于硅光敏二极管的反向电流非常小,所以应视实验情况逐步提高工作电压,如有必要可用稳压电源上的±10V或±12V串接。
1.暗电流测试用遮光罩盖住光电器件模板,选择合适的电路反向工作电压,选择适当的负载电阻。
打开仪器电源,调节负载电阻值,微安表显示的电流值即为暗电流,或用4 1/2位万用表200mV 档测得负载电阻R 上的压降U 暗,则暗电流L 暗=U 暗/R 。
一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。
可在试件插座上更换其他光敏二极管进行测试做性能比较。
2. 光电流测试:缓慢揭开遮光罩,观察微安表上的电流值的变化,(也可将照度计探头置于光敏二极管同一感光处,观察当光照强度变化时光敏二极管光电流的变化)或是用4 1/2位万用表200mv 档测得R 上的压降U 光,光电流L 光=U 光/R 。
如光电流较大,则可减小工作电压或调节加大负载电阻。
3. 伏安特性测试实验按图3-2连接实验线路,光源选用高亮度卤素灯,分别调节至“弱光”、“中光”和“强光”三种照度。
负载电阻用万用表确定阻值1K 欧姆。
图3-2光敏二极管测试电路 将可调光源调至一种照度,每次在该照度下,测出加在光敏二极管上的各反向偏压与产生的光电流的关系数据,其中光电流 1.00Rph U I K =Ω(1K Ω为取样电阻),在三种光照度下重复上述实验。
图3-3 光敏二极管的伏安特性曲线4.光照度特性测试实验电路见图3-2。
光源选用高亮度卤素灯,由实验者按照从“弱-强”仔细调节光源电位器取得多种光照度 ,每选一种照度就选择3种反向偏压测试记录,测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”到逐步增强的光电流数据,其中RPh U I 1.00K Ω=(1K Ω为取样电阻)。
图3-4光敏二极管的光照特性曲线光敏二极管的光照特性亦呈良好线性,这是由于它的电流灵敏度一般为常数。
而光敏三极管在弱光时灵敏度低些,在强光时则有饱和现象,这是由于电流放大倍数的非线性所至,对弱信号的检测不利。
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。
注意事项:本实验中暗电流测试最高反向工作电压受仪器电压条件限制为±12V (24V ),硅光敏二极管暗电流很小,虽然提高了反向电压,但还是有可能不易测得。
测试光电流时要缓慢地改变光照度,以免测试电路中的微安表指针打表,如微安表量程不够大,可选用万用表的200mA 电流档。
实验四 光敏管的应用-----光控电路实验目的:了解光敏管在控制电路中的具体应用。
实验所需部件:光敏二极管或光敏三极管、光控电路、高亮度卤素光源、电压表、电阻器(实验选配)、三极管实验步骤:1. 图(12)为一常用的由光敏管组成的光控电路,其原理与前述光敏电阻光控电路相似,电路接线时须注意光敏管的极性。
接通电源后调节控制电路,使其在自然光下负载发光管不亮。
2. 分别用白纸\带色的纸和遮光罩改变光敏管的光照,观察控制电路的亮灯情况。
图4-1光敏二极管光控电路 思考题 :作为灯控器件的光敏二极管与光敏三极管接线方式。
实验五 光敏三极管特性测试实验原理:光敏三极管是具有NPN 或PNP 结构的半导体管,结构与普通三极管类似。
但它的引出电极通常只有两个,入射光主要被面积做得较大的基区所吸收。
光敏三极管的伏安特性和光敏二极管的伏安特性类似,如图所示。
但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大1+h FE 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。
原因是它们都能产生光生电动势,只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用,所以此时没有电流输出(或仅有很小的漏电流)。
光敏三极管的工作电路如图5-1所示。
集电极接正电压,发射极接负电压。
实验所需部件:光敏三极管、稳压电源、各类光源、电压表(自备4 1/2位表)、微安表(或自备4 2/1位万用表200mA 档)、负载电阻(实验选配单元)、照度计(用户选配)实验步骤:1. 判断光敏三极管C 、E 极性:方法是用万用表20K 电阻测试档,红表棒接发射极,黑表棒接集电极,无光照时显示∞,光照增强时电阻迅速减小至1-2K 欧姆;若将黑表棒接发射极,红表棒接集电极,则不论光照变化与否万用表始终显示∞。