实验一 光电探测器特性测试实验(新)_选择二种探测器实验打印

1、实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验一一、实验目的光敏电阻的暗电阻、暗电流测量实验1、掌握光敏电阻的暗电流定义及测量方法。2、理解光敏电阻暗电阻的定义。二、实验内容光敏电阻暗电阻、暗电流的测量。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光路结构件、导线。四、实验原理光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导，其倒数为暗电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻阻值都很大）。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻。光敏电

2、阻符号和连接如图1-1所示。RE图1-1光敏电阻的符号和连接光电特性组件说明：光电器件特性测试模块主要分为光源驱动、脉冲发生、负载三个单元构成。光电组件说明如下所示所。光电器件套筒接口图1-2光电组件接口说明五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将台体上“转速调节”旋钮”逆时针调节到最2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图1-3示意图接线：将主台体上“转速调节”处2

3、24V的红色插孔与电流表“”连接，电流表“”与“光电器件套筒接口”的蓝色插孔连接，公共端黑色插孔与“转速调节”处224V的黑色插孔相连接。将“光电器件套筒接口”的蓝色及公共端黑色插孔分别连接到电压表的“”、“”极。（注：光敏电阻对应结构件端盖的蓝色和公共端黑色插孔，无正负极之分，实验时可随意连接。）224图1-3光敏电阻暗电流、暗电阻测量电路2、将主台体上的电压表打至“20V”档，电流表打至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、打开主台体电源开关，调节“转速调节”旋钮，使电压表示数为5V，此时电流表示数即为5V偏压下光敏电阻暗电流值。还可测试偏压为10V、15V、20V

4、、24V时，所对应的电流U暗值。此时电流表的读数I暗即为暗电流，电压表读数为U暗，通过R暗=I暗光敏电阻的暗电阻。记录电流值及电压值，填入表1：表1光敏电阻暗电流、暗电阻测量10V15V计算可得出电压（V）5V20V24V电流（uA）4、实验完毕后关闭主台体电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至最小位置，拆除导线并放置好。七、思考题分析光敏电阻的暗电流存在的原因？实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验二一、实验目的光敏电阻的亮电阻、亮电流测量实验1、掌握光敏电阻的亮电流定义及测量方法。2、理解光敏电阻亮电阻的定义。

5、二、实验内容光敏电阻亮电阻、亮电流的测量。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大（即电阻变小），这时的电导称为光电导。光敏电阻在一定的外加电压下，有光照射的时候，流过的电流称为亮电流。外加电压与亮电流之比称为亮电阻。光敏电阻符号和连接如图2-1所示。R图2-1光敏电阻的符号和连接五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将台体上“转速调节”旋钮”逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照

6、图2-2示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL另一端与电流表“”连接，电流表“”与“光电器件套筒接口”的蓝色插孔连接，公共端黑色插孔与“转速调节”处224V的黑色插孔相连接。将“光电器件套筒接口”的蓝色及公共端黑色插孔分别连接到电压表的“”、“”极。（注：光敏电阻对应结构件端盖的蓝色和公共端黑色插孔，无正负极之分，实验时可随意连接。）实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）224V调图2-2光敏电阻亮电流、亮电阻测量电路2、

7、电压表选择至“20V”档，电流表选择至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮，至电压表显示“10.00”V。6、打开光电器件特性测

8、试模块电源开关，此时光源指示显示“0”，按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加），调节使照度计显示“100.0”Lx左右，此时电流表显示值即为照度为100Lx，偏压为10V的亮电流值。电流表的读数I亮即为亮电流，电U亮压表读数为U亮，通过R亮=I亮计算可得出光敏电阻的亮电阻。还可测量其它照度下，光敏电阻的亮电流及对应的亮电阻值。7、实验完成后关闭主台体电源和光电器件特性测试模块电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、思考题光敏电阻的亮电流与那些因素有关，如何验证？实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实

9、验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验四一、实验目的光敏电阻的光电特性测试实验1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法。二、实验内容光敏电阻的光电特性的测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导，其倒数为暗电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻阻值都很大）。当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的电导称为光电导。光照量变化越大，电导变化越大，光敏电阻灵敏度就越高，这个特性就称为光敏电阻的光电特性，也可定义为光电流与照

10、度的关系。光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性和非线性），实际上，它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流IP，与作用到光敏电阻上的光照度E的关系曲线来描述，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将台体上“转速调节”旋钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图4-1示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1

11、RL4）一端连接，RL另一端与电流表“”连接，电流表“”与“光电器件套筒接口”的蓝色插孔连接，公共端黑色插孔与“转速调节”处224V的黑色插孔相连接。将“转速调节”处224V的红色和黑色插孔分别连接到电压表的“”、“”极。（注：光敏电阻对应结构件端盖的蓝色和公共端黑色插孔，无正负极之分，实验时可随意连接。）7实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）2-24V可调图4-1光敏电阻光电特性测量电路2、电压表选择至“20V”档，电流表选择至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电

12、接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮，至电压表显示“5.00”V。6、打开光电器件特性测试模块的电源，此时光源指示显示“0”，按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加），调节使照度计显示“00

13、0.0”Lx左右，此时电流表显示值即为照度为0Lx，流过光敏电阻的电流，记录此时数据。7、保持偏压不变，按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加），测量照度为20Lx.200Lx分别对应的电流值，并记录表3中：表35V偏压下，光敏电阻光电特性测试电流8、调节“转速调节”旋钮，改变电源共电偏压，分别记录电压为15V、24V时，不同光照度下对应的电流值，并分别记录表4及表5中：表415V偏压下，光敏电阻光电特性测试照度(lx)照度(lx)9、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、实验报告要求分析光敏电阻的光电特性，并画出光电特性曲

14、线。八、思考题在不同偏压下，光敏电阻的光照特性曲线会有什么区别？8实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验五一、实验目的光敏电阻的伏安特性测试实验1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法。二、实验内容光敏电阻的伏安特性的测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理光敏电阻的本质是电阻，符合欧姆定律，因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性，常用

15、如图5-1所示的曲线表示。图中的虚线为额定功耗线。使用光敏电阻时，应不使光敏电阻的实际功耗超过额定值。从图上看，就是不能使静态工作点居于虚线以外的区域。按这一要求，在设计负载电阻时，应不使负载线与额定功耗线相交。20015010050030U/V图5-1光敏电阻的伏安特性曲线如果所加电压越高，则光电流越大而且无饱和现象。对于大多数半导体，电场强度超过10伏/厘米时才开始不遵循欧姆定律。只有硫化镉是例外，它的伏安特性在100多伏时就产生转折点不再呈现线性。光敏电阻的最高使用电压由它的耗散功率所决定，而耗散功率又和面积大小、散热情况等有关。4五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将台体上“转速调

16、节”旋钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。9实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图5-2的示意图：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL另一端与电流表“”连接，电流表“”与“光电器件套筒接口”的蓝色插孔连接，公共端黑色插孔与“转速调节”处224V的黑色插孔相连接。将“光电器件套筒接口”的蓝色及公共端黑色

17、插孔分别连接到电压表的“”、“”极。（注：光敏电阻对应结构件端盖的蓝色和公共端黑色插孔，无正负极之分，实验时可随意连接。）224V调图5-2光敏电阻伏安特性测试电路2、电压表选择至“20V”档，电流表选择至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照

18、度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮，至电压表显示“0.00”V。6、打开光电器件特性测试模块的电源开关，此时光源指示显示“0”，按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加），调节使照度计显示“100.0”Lx左右。此时电流表显示值即为照度为100Lx，光敏电阻零偏时，流过光敏电阻的电流，记录此时数据。7、保持照度为100Lx不变，调节“转速调节”旋钮，使光敏电阻两端偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V，分别记录对应的电流值到表6中：表6100Lx照度，光敏电

19、阻伏安特性测试8、根据步骤6，按开关K303（即照度减）或K302（即照度加），调节使光照为200Lx；再重复步骤6，使光敏电阻两端偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V时，分别记录对应的电流值到表7中：表7200Lx照度，光敏电阻伏安特性测试10实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）9、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、实验报告要求分析光敏电阻的伏安特性，并画出伏安特性曲线。八、思考题试测试绘制不同照度下的光敏电阻的伏安特性

20、曲线，比较它们的异同？11实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验六一、实验目的光敏电阻的光谱特性测试实验1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法。2、掌握光敏电阻的光谱特性及其测试方法。二、实验内容光敏电阻的光谱特性的测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理对于不同波长的入射光，光敏电阻的相对灵敏度是不相同的，光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。光敏电阻的光谱响应与光敏材料静态宽度、杂质电离能、材料掺杂比与掺杂浓度等因素有关。如图6-1，所示为3种典型光敏

21、电阻的光谱响应特性曲线。例如，由Cds材料制成的光敏电阻的光谱响应特性很接近人眼的视觉响应；CdSe材料的光谱响应较Cds材料的光谱响应范围宽；Pbs材料的光谱响应范围最宽，为0.42.8um，Pbs光敏电阻常用于火点探测与火灾预警系统。CdsCdSePbS1.00.8S0.60.40.2（um）图6-13种典型光敏电阻的光谱响应曲线五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将主台体上“转速调节”旋钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图6-2示意图接线：将主台体上“

22、转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL另一端与电流表“”连接，电流表“”与“光电器件套筒接口”的蓝色插孔连接，公共端黑色插孔与“转速调节”处224V的黑色插孔相连接。将“转速调节”处224V的红色和黑色插孔分别连接到12实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）电压表的“”、“”极。（注：光敏电阻对应结构件端盖的蓝色和公共端黑色插孔，无正负极之分，实验时可随意连接。）224V可调图6-2光敏电阻光谱特性测试电路2、电压表选择至“20V”档，电流表选择

23、至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮，至电压表显示“10.00”V。6、打开光电器件特性测试模块的电源开关，此时光源指示显示“

24、0”，迅速按下K301（即颜色切换）按钮，然后弹起，使“光源指示”显示为“1”，按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加），使照度计显示在“100.0”Lx左右。记录此时电流表示值，记录在表8中。7、按照步骤6调节K301（颜色切换）按钮至“光源指示”分别显示“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，调节对应光源下的照度至“100.0”lx左右，同时记下，在各个光源100lx照度下电流表的示值，记录在表8中。表8光敏电阻光谱特性测试光源指示电流(mA)8、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。（注意：只要各个颜色光照度的值相同即可，

25、不一定要在100lx）1(红色)2(橙色)3(黄色)4(绿色)5(青色)6(蓝色)七、实验报告要求1、根据实验步骤，测量其余光照度下（如50Lx），光敏电阻的光谱特性。2、分析光敏电阻的光谱特性，画出光敏电阻的光谱特性曲线。八、思考题根据光敏电阻光谱特性的定义，还有那些简单易行的测量光谱响应的方法？13实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验八一、实验目的光敏二极管暗电流测量1、了解光敏二极管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二极管的暗电流定义及其测试方法。二、实验内容光敏二极管暗电流的测量。三、实验仪器光

26、电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理1、光生伏特效应和光伏探测器的原理光生伏特效应是光照使半导体产生光生电子和空穴，这些电子和空穴在某种“力”的作用下向相反的方向移动和积聚而产生电位差的现象。使电子和空穴向相反的方向移的“力”可以是同质半导体由于不同的掺杂形成的p-n结、不同质的半导体组成的异质结或金属和同质半导体接触形成的肖特基结的内建电场，也可以是磁场等。下面以p-n结为例说明光生伏特效应的原理。其原理如图8-1所示。耗尽层导带价带电子能量中性区耗尽层中性区（）（）图8-1光生伏特效应原理图如图8-1（a）所示，无光照时，P区的多数载流子空穴和n区的多数

27、载流子电子，由于浓度差会向对方扩散，结果在接触面附近形成正负离子组成的空间电荷层及相应的由n区指向P区的内建电场，该电场阻止两边的载流子的扩散，但使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动，最后达到热平衡，形成一个稳定的内建电场E内。内建电场存在的区域称作耗尽层。从能量的角度看，内建电场E内在耗尽层形成一个势垒，电子在n区具有较低的势能，在P区具有较高的势能，空穴则相反，如图8-1（b）所示，最终使能带发生倾斜。n区的电子和P区的空穴要想从一区进入另一区都需要提供能量。当有入射光作用时，如果光子的能量大于或等于带隙（hfEg），在耗尽层区、n区和P区都会发生受激吸收，即价带的电子吸收光子的能

28、量跃迁到导带形成光生电子-空穴对。若电子-空穴对在耗尽层内，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成漂移电流。若电子-空穴对在耗尽层两侧没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴16实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）通过扩散运动可能进入耗尽层，然后在电场的作用下，形成与漂移电流相同方向的电流，称为扩散电流。漂移电流和扩散电流的总和即为光生电流。若外电路开路，则光生的电子和空穴分别在N区和P区积累，形成电动势，这就是光生伏特效应。若外电路闭合，N区过剩的电子通过外电路流向P区，同样，P区的空

29、穴流向N区，便形成了光生电流。当入射光变化时，光生电流随之变化，从而将光信号转换成电信号。这种由PN结构成，在入射光作用下，由于受激吸收过程产生的电子-空穴对的运动，在闭合电路中形成光生电流的器件，就是简单的光敏二极管（PD）。这种简单的光敏二极管（PD），由于PN结耗尽层只有几微米，大部分光入射光被中性区吸收，中性区内的电子和空穴是靠扩散运动形成电流的，一方面它形成电流的几率小，即转换效率低，另一方面响应速度也慢。为了改善这种情况，使用PD管时，总是施加适当的反向偏压，即N区加正电压，P区加负电压，外加电压与内部电场方向相同，从而增大了耗尽层宽度，减小了中性区的宽度，从而提高了转换效率和响应

30、速度。2、光敏二极管的结构和原理光敏二极管的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比有很多共同之处，它们都有一个PN结，因此均属于单向导电性的非线性元件。但光敏二极管作为一种光电器件，也有它特殊的地方。例如，光敏二极管管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照；光敏二极管PN结势垒区很薄，光生载流子的产生主要在PN结两边的扩散区，光电流主要来自扩散电流而不是漂移电流；又如，为了获得尽可能大的光电流，PN结面积比普通二极管要大的多，而且通常都以扩散层作为受光面，因此，受光面上的电极做的很小。为了提高光电转换能力，PN结的深度较普通二极管浅。图8-2为光敏二极管外形图（a）、结构简图（b）、符号（c）和

31、等效电路图（d）。icd图8-2光敏二极管光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图8-3），在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小（一般小于0.1微安），这个反向电流称为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，称为光生载流子。它们在PN结处的内电场作用下做定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。如果在外部电路上接上负载，负载上就获得了电信号。因此光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态。abL图8-3光敏二极管工作电路17实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验

32、指导书实验指导书（嘉应大学）五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将主台体上“转速调节”旋钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。4、光敏二极管的暗电流为nA级别的，用外用表最小只能测量uA级别的，所以最后测量的结果始终会显示为零。六、实验步骤1、按照图8-4示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL的另一端与“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔连接，“光电器件套筒接口”的绿色插孔与电流表“”连接

33、，电流表“”与“转速调节”224V的黑色插孔连接。电压表的“”、“”极分别接到“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔和电流表的“”极。（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的公共端黑色插孔，A对应光路结构上的绿色插孔。）K图8-4光敏二极管实验测量电路2、电压表换至“20V”档，电流表换至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、打开主台体电源开关，调节“转速调节”旋钮，使电压表示数为“20.00”V，此时电流表示数即为光敏二极管电流暗电流值。4、实验完成后关闭主台体电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、思考题试说明光敏二极管的暗电流存在的原因。1

34、8A实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验九一、实验目的光敏二极管光电流测试了解光敏二极管的工作原理和使用方法及用途。二、实验内容光敏二极管光电流的测量。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理在上一次实验中，我们知道了光敏二极管的光生伏特效应，当有入射光作用时，如果光子的能量大于或等于带隙（hfEg），在耗尽层区、n区和P区都会发生受激吸收，即价带的电子吸收光子的能量跃迁到导带形成光生电子-空穴对。若电子-空穴对在耗尽层内，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴

35、向P区运动，形成漂移电流。若电子-空穴对在耗尽层两侧没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层，然后在电场的作用下，形成与漂移电流相同方向的电流，称为扩散电流。漂移电流和扩散电流的总和即为光生电流。若外电路开路，则光生的电子和空穴分别在N区和P区积累，形成电动势，这就是光生伏特效应。若外电路闭合，N区过剩的电子通过外电路流向P区，同样，P区的空穴流向N区，便形成了光生电流。当入射光变化时，光生电流随之变化，从而将光信号转换成电信号。这里，光生电流信号的大小与入射光子的数量有关系。另一方面，我们还知道了光敏二极管工作时，一般加反向偏压，这样认为加了一个电场在PN结

36、上，会改变固有的电子运动速度。因此，理论上讲偏压的大小也能够影响光生电流的大小。五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将主台体上“转速调节”旋钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。4、光敏二极管的光电流为uA级别的，随光照的变化，光电流的变化不是很明显。六、实验步骤1、按照图9-1的示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL的另一端与“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔连接，“光电器件套筒接口”

37、的绿色插孔与电流表“”连接，电流表“”与“转速调节”224V的黑色插孔连接。电压表的“”、“”极分别接到“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔和电流表的“”极。（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的公共端黑色插孔，A对应光路结构上的绿色插孔。）19实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）图9-1光敏二极管光电流测试电路2、电压表换至“20V”档，电流表换至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“

38、G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源开关，调节“转速调节”旋钮，使电压表示数为20V。6、打开光电器件特性测试模块电源开关，此时光源调节指示显示“0”，按K303（即照度减）或K302（即照度加），调节使照度计显示“100.0”lx左右，此时电流表显示值即为光电流值。7、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆

39、时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、思考题1、试分析光敏二极管光生电流与哪些因素有关系，如何验证？2、正常工作时，为什么要给光敏二极管加反向偏压？20实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验十一、实验目的光敏二极管光照特性测试1、了解光敏二极管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二极管的光照特性及其测试方法。二、实验内容光敏二极管光照特性测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理前面我们已经讲过了光敏二极管光生伏特效应的原理，那么，光生电流与入射光强之间

40、到底是怎样一种关系？光敏二极管在一定负偏压下，当入射光的强度发生变化时，通过光敏二极管的电流随之变化，在较小负载电阻下，光电流和照度成线性关系。如图10-1所示。这就是光敏二极管的光照特性。图10-1光照特性曲线五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将主台体上“转速调节”按钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。4、随光照的变化，光敏二极管的光电流变化会比较小。六、实验步骤1、按照图10-2示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL

41、可选，从RL1RL4）一端连接，RL的另一端与“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔连接，“光电器件套筒接口”的绿色插孔与电流表“”连接，电流表“”与“转速调节”224V的黑色插孔连接。电压表的“”、“”极分别接到“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔和电流表的“”极。（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的公共端黑色插孔，A对应光路结构上的绿色插孔。）21实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）K图10-2光敏二极管光照特性测试电路2、电压表换至“20V”档，电流表换至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调

42、位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮至电压表显示“20.00”V6、打开光电器件特性测试模块的电源开关，此时光源调节指示显示“0”，按K303（即照度减），使照度计显示为“00.0

43、”lx。7、按光源驱动单元的开关K303（即照度减）或K302（即照度加）按钮，改变光照强度，按照表9记录数据，并绘制“照度电流”关系曲线。表9光敏二极管光照特性测试电流7、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、实验报告要求分析光敏二极管的光照特性，并画出光照特性曲线。八、实验思考题在不同偏压下，光敏二极管的光照特性曲线会有什么区别？试从原理进行分析。22A实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验十一一、实验目的光敏二极管伏安特性测试1、了解光敏二极管的工作原理和使

44、用方法及用途。2、掌握光敏二极管的伏安特性及其测试方法。二、实验内容光敏二极管伏安特性测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理光敏二极管（PD）就是一个p-n结，根据对p-n结的研究，无光照时，p-n结上的电压V和通过它的电流的伏安关系为ID=ISO(eqV/KT1)式中ISO为p-n结的反向饱和电流，k=1381×10学温度，q为电子电荷量。有光照时，产生光生电流IS23（1）J/K为波尔兹曼常数，T为热力IS=q式中为量子效率，P为光功率。这两部分电流方向相同，则总电流I为Ph（2）I=ISO(eqV/KT1)+IS图17-1表

45、示光照PN结的伏安特性，（3）图11-1P-N结的理想伏安特性有光照时，相对于无光照曲线向下平移，光照越强，曲线愈往下平移，光电流越大。图23实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）中第一象限为PN结加正偏压状态，此时PN结暗电流ID远大于光生电流，做为探测器工作在这个区域是没有意义的。第三象限为PN结加反偏压状态，此时PN结暗电流ID=ISO，数值很小，远小于光生电流IS，光伏探测器输出的总电流I=ISO+ISIS，光伏探测器多工作在这个区域。由图可见，在低反压下电流随电压变化比较明显，这是因为反向偏压增加使耗尽层

46、加宽，结电场增强，使结区光的吸收率和光生载流子的收集效率增大。当反向偏压进一步增加，光生载流子的收集已达极限，光电流趋于饱和。这时，光电流与外加反向偏压几乎无关，而仅取决于入射光功率。图中还标注了开路光电压和短路光电流的定义。由式（3）式可以求得光伏探测器的输出电压V=（4）在PN结开路时（即外负载电阻RL），光伏探测器的输出电压称为开路电压VOC，这时经外回路负载RL上的总电流I=0，在式（4）中，将I=0代入，可得开路电压的表达式IIkTln(S1)qISOVOC=IkTln(S1)qIOSqPh（5）若将PN短路（即V=O），由式（2）可得短路电流ISC为（6）其数值可以从伏安特性曲线上

47、得到；由式（5）、VOC和ISC是光伏探测器的两个重要参数，（6）可看出，两者都随光强增大而增大，但ISC随光强增大线性上升，而VOC则按对数规律增加，如图17-2所示。ISC=IS=图11-2VOC和ISC随光强变化曲线五、实验注意事项1、打开主台体电源之前，将主台体上“转速调节”按钮逆时针调节到最小。2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。4、在一定的光照强度下，随着光敏二极管两端所给偏压的升高，光敏二极管的光电流升高幅度小，而且较慢。24实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传

48、感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）六、实验步骤1、按照图11-3的示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL的另一端与“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔连接，“光电器件套筒接口”的绿色插孔与电流表“”连接，电流表“”与“转速调节”224V的黑色插孔连接。电压表的“”、“”极分别接到“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔和电流表的“”极。（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的公共端黑色插孔，A对应光路结构上的绿色插孔。）图11-3光敏二极管伏安特性测试2、电压表换至“20V”档，电流表换

49、至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮至电压表显示“0”V6、打开光电器件特性测试模块电源，此时光源调节指示显示“0”，按开关K

50、303（照度减）或K302（照度加）按钮，使照度计显示在“100.0”lx左右。7、保持照度不变，调节“转速调节”旋钮，改变电压值，按照表10记录数据，并绘制“电压电流”关系曲线。表10光敏二极管伏安特性测试电流(uA)8、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。七、实验报告要求分析光敏二极管的伏安特性，并画出伏安特性曲线。八、实验思考题试测试绘制不同照度下的光敏二极管伏安特性曲线，比较它们的异同。25实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）实验十二一、实验目的光敏二极管光谱

51、特性测试1、了解光敏二极管的工作原理和使用方法及用途。2、掌握光敏二极管的光谱特性及其测试方法。二、实验内容光敏二极管光谱特性测试。三、实验仪器光电传感器技术实验台、光电器件特性测试模块、光路结构件、导线。四、实验原理以等功率的不同单色辐射波长的光作用于光敏二极管时，其响应程度或电流灵敏度与波长的关系曲线称为光敏二极管的光谱响应。图12-1为两种不同材质的光敏二极管的光谱响应曲线。由该曲线可以看出，典型硅光敏二极管光谱响应长波限约为1.1m，短波限接近0.4m，峰值响应波长约为0.9m。硅光电二极管光谱响应长波限受硅材料的禁带宽度Eg的限制，短波限受材料PN结厚度对光吸收的影响，减薄PN结的厚

52、度可提高短波限的光谱响应，锗的光谱响应范围较宽。S/(%)4×1028×10212×10216×10220×102/nm图12-1典型光敏二极管光谱响应曲线光敏二极管光谱响应特性的测量非常复杂，它需要各种单色光源，而且，必须使各种单色光源在被测器件光敏面上的光照度严格相等。在上述条件满足的情况下才能真正测得光敏二极管的光谱响应。我们这里涉及了简单的测量光敏二极管光谱特性测量的实验，通过测量在一定光照度下的单色光对光敏二极管光生电流的关系曲线来近似光谱响应曲线。实际上，这种方法也能正确的反映光敏二极管光谱响应特性。五、实验注意事项1、打开主台体电

53、源之前，将主台体上“转速调节”按钮逆时针调节到最小。26实验指导书（嘉应大学）ZY12805B传感器检测技术综合实验台传感器检测技术综合实验台实验指导书实验指导书（嘉应大学）2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。3、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图12-2的示意图接线：将主台体上“转速调节”处224V的红色插孔与光电器件特性测试模块的电阻负载RL（RL可选，从RL1RL4）一端连接，RL的另一端与“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔连接，“光电器件套筒接口”的绿色插孔与电流表“”连接，电流表“”与“转速调节”224V的

54、黑色插孔连接。电压表的“”、“”极分别接到“光电器件套筒接口”的公共端黑色插孔和电流表的“”极。（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的公共端黑色插孔，A对应光路结构上的绿色插孔。）K图12-2光敏二极管光谱特性测试2、电压表换至“20V”档，电流表换至“200mA”档，逆时针旋动“转速调节”旋钮至不可调位置。3、将主台体上的+5V的电接到光电器件特性测试模块的电源单元，光电器件特性测试模块的光源驱动单元的“R”、“G”、“B”、GND1插孔分别与“光源套筒接口”的红色、绿色、蓝色、黑色插孔相连接。将光源驱动单元的开关S304、S305、S306全部拨上。（注意：主台体上的224V的地和+5V的

55、地要共在一起。）4、将“光电器件套筒接口”的照度计探测接口的黄色和黑色插孔分别与主台体上的照度仪表输入的“”和“”连接。5、打开主台体电源，调节“转速调节”旋钮至电压表显示“20.00”V。6、打开光电器件特性测试模块电源开关，此时光源调节指示显示“0”，按K303（即照度减）或K302（即照度加）按钮，调节使照度计显示“100.0”lx左右。7、迅速按下开关K301（颜色切换）按钮，然后弹起，使“光源指示”显示为“1”，按K303（即照度减）或K302（即照度加）按钮，使照度计显示在“100.0”lx左右。记录此时电流表示值，记录在表11中。8、按照步骤7调节K301（颜色切换）按钮至“光源指示”分别显示“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，调节对应光源下的照度至“100.0”lx左右，同时记下，在各个光源100lx照度下电流表的示值，记录在表11中。表11光敏二极管光谱特性测试光源标号1(红色)2(橙色)3(黄色)4(绿色)5(青色)6(蓝色)电流(uA)8、实验完成后关闭所有电源，将“转速调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，拆除导线并放置好。（注意：只要各个颜色光照度的值相同即可，不一定要在100lx）七、实验报告要求分析光敏二极管的光谱特性，画出光敏二极管光谱特性曲线