CSY-998C 光电实验指南.doc

CSY 998C 光电实验指南 1 CSY 998C 传感器实验仪光电实验传感器实验仪光电实验 实验一实验一 光敏电阻实验光敏电阻实验 一 一 实验目的 实验目的 了解光敏电阻的光照特性和伏安特性及应用 二 二 基本原理 基本原理 在光线的作用下 电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态 引起电导率的变 化 这种现象称为光电导效应 光电导效应是半导体材料的一种体效应 光照愈强 器件 自身的电阻愈小 基于这种效应的光电器件称光敏电阻 光敏电阻无极性 其工作特性与 入射光光强 波长和外加电压有关 三 三 需用器件与单元 需用器件与单元 CSY 998 实验仪 电流源模板 光电实验模板 光敏电阻 发光二极管 四 四 实验步骤 实验步骤 1 1 亮电阻和暗电阻测量 亮电阻和暗电阻测量 1 图 1 1 是光敏电阻实验原理图 2 按图 1 2 安装接线 注意插孔颜色对应相连 电流源模板 15V 15V 分别与 CSY 998 实验仪显示面板的低频振荡器单元中右下角的 15 15 相连 6V 分别与实验仪显示 面板左边直流稳压电源的 V 相连并且将直流稳压电源的转换 开关切换到 6V 档 光电实验模板 15V 分别与电流源模板的 15V 相连 其它按图 1 2 接线 3 合上实验仪主电源开关 调节光电实验模板可调电压源为 10V 实验仪上电压表的 显示值 左右 再调节电流源模板输出电流为 2 08mA 经 10 秒钟左右读取并记录实验 仪上电流表 20mA 档 和电压表 20V 档 的值为亮电流I亮 亮和U测测 4 拆去光源 发光二极管 的其中一根连线 Io 0mA 10 秒钟左右读取实验仪电流 表 量程开关切换到 20 A 档 和电压表的值为暗电流I暗 暗和U测测 5 根据以下公式 计算亮阻和暗阻 照度 100LX R亮 亮 U测测 I亮亮 R暗 暗 U测测 I暗暗 图 1 1 CSY 998C 光电实验指南 2 2 2 光照特性测量 光照特性测量 接线按实验步骤 1 中的 2 即将发光二极管中拆去的其中一根连线重新接上 实验仪电压表为 20V 档 电流表为 20mA 档 光敏电阻的测量电压 U测 测 为定值时 调节光电实验模板可调电压源为 10V 光敏 电阻的光电流随光照度变化而变化 它们之间的关系是非线性的 调节光源 0 2 08mA 电流得到不同的光照度 为已知 读取实验仪上电流表显示的光电流值并填入表 1 1 作出图 1 3 光电流与光照度 I Lx 曲线图 表 1 1 光源电流 mA 0 0 3 0 0 5 2 0 7 0 0 8 8 1 0 8 1 2 8 1 4 8 1 6 8 1 8 8 2 0 8 光照度 Lx 0102030405060708090100 光电流 mA CSY 998C 光电实验指南 3 光电流 I mA 光照度 Lx 图 1 3 光敏电阻光照特性实验曲线 3 3 伏安特性测量 伏安特性测量 在一定的光照度下 光电流随外加电压的变化而变化 测量时 如表 1 2 在给定光 照度时 调节电流源模板电流 调节光敏电阻的输入电压 调节光电实验模板的可调电 压源 读取实验仪上电流表显示的光敏电阻上的电流值填入表 1 2 并作图 1 4 不同照度 的三条伏安特性曲线 表 1 2 型号 MT5528 电压 v 1 251 502 00 9 00 9 50 10 0 0 10Lx 光源 0 30mA 电流 mA 50Lx 光源 1 08mA 电流 mA 照 度 Lx 100Lx 光源 2 08mA 电流 mA 光电流 I mA CSY 998C 光电实验指南 4 VCC 图 1 4 光敏电阻伏安特性 4 4 应用实验 光控开关 应用实验 光控开关 将图 1 2 中光电实验模板的 光敏器件输入 二根引线 光敏电阻 转接到 光敏接 收器件 的输入孔中 光电实验模板的可调电压源为 10V 左右 改变光源 调节电流源模板电流 的电流大小观察光电实验模板上红色发光二极管的现象 实验二实验二 光敏二 三极管的特性实验光敏二 三极管的特性实验 一 实验目的 一 实验目的 了解光敏二 三极管工作原理及光生伏特效应 二 基本原理 二 基本原理 当入射光子在本征半导体的 p n 结及其附近产生电子 空穴对时 光生载流子受势垒 区电作用 电子漂移到 n 区 空穴漂移到 p 区 电子和空穴分别在 n 区和 p 区积累 两端 便产生电动势 这称为光生伏特效应 简称光伏效应 光敏二极管基于这一原理 如果在 外电路中把 p n 短场接 就产生反向的短路电流 光照时反向电流会增加 并且光电流和 照度基本成线性关系 三 三 需用器件与单元 需用器件与单元 CSY 998 实验仪 光电实验模板 电流源模板 光敏二极管 光敏三极管 发光二极 管 四 四 实验步骤 实验步骤 1 光照特性 光照特性 将图 1 2 中的光敏电阻更换成光敏二极管或三极管 按图 1 2 安装接线 注意接 线孔的颜色相对应 测量光敏二极管的暗电流和亮电流 1 暗电流测试 实验仪电压表为 20V 档 电流表为 20uA 档 合上实验仪主电源开关 将光电实验模 CSY 998C 光电实验指南 5 板的可调电压源调到 10V 调节电流源模板电流为 0mA 读取实验仪上电流表 20uA 档 的值即为光敏二极管的暗电流 暗电流基本为 0uA 一般光敏二极管小于 0 1uA 暗电流 越小越好 2 光电流测试 调节电流源模板电流 改变光源电流大小 读取实验仪上电流表显示的光电流值 如表 2 1 填入测量数据 光源电流所对应的光照度为已知 根据表 2 1 数据 画出图 2 2 光敏二极管工作电压为 10V 时的 I Lx 曲线 表 2 1 I uA Lx 图 2 2 光敏二极管光照特性 2 应用实验 光控开关 应用实验 光控开关 将图 1 2 中光电实验模板的 光敏器件输入 二根引线 光敏二极管 转接到 光敏 接收器件 的输入孔中 光电实验模板的可调电压源为 10V 左右 改变光源 调节电流源模板电流 的电流 大小观察光电实验模板上红色发光二极管的现象 光源电流 mA 0 0 3 0 0 5 2 0 7 0 0 8 8 1 0 8 1 2 8 1 4 8 1 6 8 1 8 8 2 0 8 光照度 Lx 0102030405060708090100 光电流 uA CSY 998C 光电实验指南 6 实验三实验三 硅光电池特性实验硅光电池特性实验 一一 实验目的 实验目的 了解光电池的光照特性 二二 基本原理 基本原理 光电池是根据光生伏特效应制成的 不需加偏压就能把光能转换成电能的 p n 结的光 电器件 当光照射到光电池 P N 结上时 便在 P N 结两端产生电动势 这种现象叫 光生 伏特效应 将光能转化为电能 三三 需用器件与单元 需用器件与单元 CSY 998 实验仪 电流源模板 光电实验模板 发光二极管 硅光电池 四 实验步骤四 实验步骤 光照特性 开路电压 短路电流 1 光电池在不同的照度下 产生不同的光电流和光生电动势 它们之间的关系就是光 照特性 按图 3 1 安装接线 注意接线孔的颜色相对应 电流源模板 15V 15V 分别与 CSY 998 实验仪显示面板的低频振荡器 单元中右下角的 15 15 相连 6V 分别与实验仪显示面板左边直流稳压电 源的 V 相连并且将直流稳压电源的转换开关切换到 6V 档 光电实验模板 15V 分别与电流源模板的 15V 相连 其它按图 3 1 接线 CSY 998C 光电实验指南 7 注 实验时 为了得到光电池的开路电压 Voc 和短路电流 Is 不要同时 同步 接入 电压表和电流表 要错时 异步 接入电路来测量数据 表 3 1 光源 mA 0 0 3 0 0 5 2 0 7 0 0 8 8 1 0 8 1 2 8 1 4 8 1 6 8 1 8 8 2 0 8 照度 Lx 0 102030405060708090100 开路 电压 CSY 998C 光电实验指南 8 Voc 短路 电流 Is Voc mv Is uA 0 100 LX 图 3 2 硅光电池开路电压 短路电流