光敏电阻光照特性.doc

得分教师签名批改日期课程编号 03 题目类型 基础设计性 深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称： 大学物理实验（三） 实验名称： 光敏电阻光敏特性的研 学院： 物理科学与技术学院 组号 指导教师： 赵改清 报告人： 学号： 实验地点 科技楼B108 实验时间： 实验报告提交时间： 一、实验设计方案1.1 实验目的 了解光敏电阻随光照变化的基本关系式。在工作电压恒定的情况下，测绘光敏电阻随光照强度改变变化曲线，并确定其灵 敏度以及光照特性。1.2、实验原理 1.2.1 光敏电阻和光照强度的基本关系。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。它的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。光敏电阻常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。由它的结构分析，光敏电阻的电阻随光照强度的增强到一定时会迅速的下降。光敏电阻的光照特性如下图所示。 1.2.2 光敏电阻的光照特性的测绘。如果光敏电阻的阻值变化主要由光照强度变化改变。就可以利用这一特性测出它的光照灵敏度。电路图如下图1。通过改变光源的强度改变光敏电阻的阻值其中通过旋转偏振片的角度来改变光源的强度。其中，先通过线偏正片，其作用为经过其的光源形成一条亮线，再经过减偏正片，其作用为改变偏正光的强度，通过公式I=I0*cos*cos把直流电路中的电流的相对变化转化成减偏振片旋转的角度的变化。其中I为瞬时电流 ，I0为光照强度为零时的电流，为偏振平转过的角度。电阻的灵敏度为光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。 电路图1 1.2.3装置图如下恒定电压源 1000电阻 光敏电阻 电压传感器 偏正片光源计算机以及datastudio 750数据接口转动传感器3选用仪器仪器名称型号主要参数用途750接口CI7650阻抗最大的有效输入电压范围10 V数据采集电压传感器，转动传感器数据采集计算机及datastudio数据采集处理光敏电阻 取样电阻1000。作取样电阻激光器、偏振片提供光源电源以及导线若干4、实验内容及具体步骤：4.1、实验内容一：测绘光敏电阻。2.1.1打开DataStudio 软件，创建一个新实验。2.1.2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。2.1.3在DataStudio 软件的窗口打开一个图表。2.1.4给电路结通以u=5v的恒定电压。打开激光开关2.1.5调整激光的位置，使其正好照射在光敏电阻上2.1.6调整偏正片的位置，选装减偏振片使得最暗的激光照在光敏电阻上。2.1.7旋转减偏正片，同时在计算机datasttudio上采集数据。2.1.8在datastudio上作一个计算。纵坐标为电流I=U1/1000，U1为电压传感器测得的 电压， 1000为取样电阻1000。横坐标为光照强度I/I0=sin*sin因为是从最弱的光照开始转动，所以用sin。 2.1.9 在datatudio 上进行关于电阻的计算，纵坐标为光敏电阻R=（5-U1）/I,其中5为电源电压5V，U1为，取样电阻上的电压，I为电路电流。横坐标为光照强度I/IO 二、数据记录与处理 1.光敏电阻随光照强度变化的的特性曲线 如图一 图1 图二经过在datastudio上计算后 ，见图二 2.光敏电阻灵敏度的测绘。如图三 图3 图4 在datastudio上计算后见图4数据处理、1，图2中，横坐标I/IO为sin的平方。当达到1时，转过90为转过的最大角度，此时光照强度为最大，取样电阻上的电压约为4.8v，几乎等于电源电压。电路中电流也为最大，可见此时光敏电阻的阻值为最小，几乎为零。 2，在图4中，从最暗的时候开始，转动减偏正片时，电阻会从几万欧姆迅速的减小，几乎突变为零。然后不再变化，可见光敏电阻的灵敏度非常的高，实验结论随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。 可见光敏电阻具有灵敏度高，反应速度快，稳定可靠的特点吗，根据光敏电阻的这个特性，可用它来设计光控可调光电路，光控开关等。实验总结 本次实验中，测量的光敏电阻的误差主要有，转动减偏振片时的角速度不能达到匀速，从而在某一点存在滞后性。在实验的串联电路中，除了取样电阻和光敏电阻，还有电源的内阻和导线以及接头处的电阻，从而使得电路中的总电阻大于理论值，运用公式R=(5-U1)/I时，式中的R实质上还包括了电源内阻和接线处接头的电阻。本次实验中，对光敏电阻的关照特性运用了计算机采集数据，从而变得简单准确，