專業：應用物理學
姓名：葉長軍
學號：10801030125
指導教師：王穎
實驗時間：2011.4
重慶理工大學光電資訊學院
實驗一光敏電阻特性實驗
實驗原理:
利用具有光電導效應的半導體材料製成的光敏感測器叫光敏電阻。光敏電阻採用梳狀結構是由於在間距很近的電阻之間有可能採用大的靈敏面積,提高靈敏度。
內光電效應發生時，光敏電阻電導率的改變量為： ，e為電荷電量，為空穴濃度的改變量，為電子濃度的改變量，表示遷移率。當兩端加上電壓u後，光電流為
式中a為與電流垂直的表面，d為電極間的間距。在一定的光照度下，為恆定的值，因而光電流和電壓成線性關係。
光敏電阻的伏安特性如圖1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明電阻值隨光照度發生變化。光照度不變的情況下，電壓越高，光電流也越大，光敏電阻的工作電壓和電流都不能超過規定的最高額定值。
圖1-2光敏電阻的伏安特性曲線圖1-3 光敏電阻的光照特性曲線
實驗儀器:
穩壓電源、光敏電阻、負載電阻（選配單元）、電壓表、各種光源、遮光罩、雷射器、光照度計（做光照特性測試，由使用者自備或選配）
實驗步驟:
1. 測試光敏電阻的暗電阻、亮電阻、光電阻
觀察光敏電阻的結構,用遮光罩將光敏電阻完全掩蓋,用萬用表歐姆檔測得的電阻值為暗電阻r暗,移開遮光罩，在環境光照下測得的光敏電阻的阻值為亮電阻r亮，暗電阻與亮電阻之差為光電阻，光電阻越大，則靈敏度越高。
在光電器件模板的試件插座上接入另一光敏電阻，試作效能比較分析。
2. 光敏電阻的暗電流、亮電流、光電流
按照圖1-5接線，分別在暗光及有光源照射下測出輸出電壓暗和u亮，電流l暗=u暗/r,亮電流l亮=u亮/r，亮電流與暗電流之差稱為光電流，光電流越大則靈敏度越高。
3. 光敏電阻的伏安特性測試
按照上圖接線，電源可從直流穩壓電源+2~+12v間選用， 每次在一定的光照條件下，測出當加在光敏電阻上電壓為+2v；+4v；+6v；+8v；+10v；+12v時電阻r兩端的電壓ur，和電流資料，同時算出此時光敏電阻的阻值，並填入以下**，根據實驗資料畫出光敏電阻的伏安特性曲線
光敏電阻伏安特性測試資料表（暗光
光敏電阻伏安特性測試資料表（正常環境光照）
光敏電阻伏安特性測試資料表（有光源照射）
4. 光敏電阻的光照特性測試
按照圖1-5接好實驗線路，負載電阻r選定1k，光源用高亮度滷鎢燈，（實驗者可仔細調節光源控制旋鈕，得到不同的光源亮度），每確定一種亮度後改變測試電路工作電壓從0v-12v.
從電源電壓ucc=2v開始到ucc=12v，每次在一定的外加電壓下測出光敏電阻在相對光照度從「弱光」到逐步增強的電流資料，即：，同時求出此時光敏電阻的阻值，即： 。
這裡要求盡量多的測點（不少於15個）不同照度下的電流資料，尤其要在弱光位置選擇較多的資料點，以使所得到的資料點能夠繪出較為完整的光照特性曲線。
光敏電阻光照特性測試資料表（電壓：2 v ）
光敏電阻光照特性測試資料表（電壓：4 v ）
光敏電阻光照特性測試資料表（電壓：6 v ）
根據以上實驗資料畫出光敏電阻的一組光照特性曲線。
實驗資料處理：
資料處理使用matlab軟體繪圖。
根據以上資料，處理後可得到光敏電阻的伏安特性曲線：
根據以上資料，處理後可得到光敏電阻的光照特性曲線：
實驗結論與討論：
對資料處理後的上圖為光電阻伏安特性曲線和光照特性曲線。
本實驗原理較為簡單，操作簡便。由於實驗器件缺少照度計，因此利用萬能表測量照度電流。處理資料時，ur 是電阻r的電壓，對於光敏電阻的電壓
ug=u-ur，還有就是計算過程中要注意單位是否一致。由於光敏電阻特性隨光照變化而變化，在附加有源光照時，一定要對準光敏電阻，否則變化不明顯。
實驗二光敏電阻的應用-----暗光亮燈電路
實驗原理:
圖2-1所示即為「光敏燈控」實驗單元內的實際電路,在放大電路中,當光照度下降時電晶體t基極電壓公升高，t導通,集電極負載led流過的電流增大,led發光,這是乙個暗通電路.。
實驗所需部件:
光敏電阻、光敏燈控電路(也可自行用實驗選配單元接線)、發光二極體、電壓表
實驗步驟:
1. 按照儀器面板所示，將光敏電阻對應接入「光敏燈控」單元的「光敏入」，「發光管」埠與工作台上實驗模板上的發光管相接。調節「暗光控制」電位器，，使在實驗室光照環境下發光管不亮
2. 然後改變光照條件，分別用白紙、帶色的紙和遮光罩改變光敏電阻的光照，當光照變暗到一定程度時發光管跳亮。這就是日常所用的暗光街燈控制電路的原理。 圖2-1 光敏燈控電路
3. 根據圖2-1暗通電路原理,試設計乙個亮通控制電路.
實驗結論與討論：
通過連線器件後led發光了，表明實驗線路連線正確。
本實驗我們對光敏電阻、三極體的原理和工作過程有一定的了解，同時將平時的理論學習與實踐相結合起來，在實驗過程中動手能力也得到了鍛鍊。
實驗三光敏二極體特性實驗
實驗原理:
光敏二極體與半導體二極體在結構上是類似的,其管芯是乙個具有光敏特徵的pn結，具有單向導電性，因此工作時需加上反向電壓。光敏二極體的伏安特性相當於向下平移了的普通二極體，無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極體截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。
光敏二極體結構見圖3-1。
實驗儀器:
光敏二極體、穩壓電源、負載電阻(實驗選配單元中可變電阻)、遮光罩、光源
圖3-1光敏二極體原理
電壓表(自備4 1/2位萬用表).、微安表（或自備4 1/2位萬用表上的200ma
檔）、照度計（自備或另購）
實驗步驟:
按圖3-2接線,要注意光敏二極體是工作在反向工作電壓的。由於矽光敏二極體的反向電流非常小，所以應視實驗情況逐步提高工作電壓，如有必要可用穩壓電源上的±10v或±12v串接。
1. 暗電流測試
用遮光罩蓋住光電器件模板,選擇合適的電路反向工作電壓,選擇適當的負載電阻。開啟儀器電源，調節負載電阻值，微安表顯示的電流值即為暗電流，或用4 1/2位萬用表200mv檔測得負載電阻r上的壓降u暗，則暗電流l暗=u暗/r。一般鍺光敏二極體的暗電流要大於矽光敏二極體暗電流數十倍。
可在試件插座上更換其他光敏二極體進行測試做效能比較。
2. 光電流測試:
緩慢揭開遮光罩，觀察微安表上的電流值的變化,（也可將照度計探頭置於光敏二極體同一感光處，觀察當光照強度變化時光敏二極體光電流的變化）或是用4 1/2位萬用表200mv檔測得r上的壓降u光,光電流l光=u光/r。如光電流較大，則可減小工作電壓或調節加大負載電阻。
3. 伏安特性測試實驗
按上圖連線實驗線路,光源選用高亮度鹵素燈,分別調節至「弱光」、「中光」和「強光」三種照度。負載電阻用萬用表確定阻值1k歐姆
將可調光源調至一種照度，每次在該照度下，測出加在光敏二極體上的各反向偏壓與產生的光電流的關係資料，其中光電流（1kω為取樣電阻），在三種光照度下重複上述實驗。
光敏二極體伏安特性測試資料表（照度： 弱 ）
光敏二極體伏安特性測試資料表（照度： 中 ）
光敏二極體伏安特性測試資料表（照度： 強 ）
根據實驗資料畫出光敏二極體的伏安曲線。
資料處理：
實驗結論與討論：
上圖即為光敏二極體的伏安特性曲線。
從圖可知，此特性曲線的趨勢與標準有一定的偏差。肯能由於器件、測量資料點較少、光的強度不明顯引起。隨著反向電壓的增加，光電流先增加，後趨於水平，由於光強度的增加，曲線具有層次感，向上公升。
光敏二極體暗電流很小，雖然提高了反向電壓，但還是有可能不易測得。測試光電流時要緩慢地改變光照度，以免測試電路中的微安表指標打壞。
實驗九紅外光敏管應用-----紅外檢測
實驗所需部件:
紅外光敏二極體及三極體、紅外檢測電路單元、紅外發射管、光源、其他熱源、led發光二極體s
實驗步驟:
1. 圖9-1為「紅外檢測」實驗單元內的電原理圖，將紅外光敏二極體（或紅外光敏三極體）接入電路「紅外光敏」埠，單元電路上的「發光管」埠接光電器件模板上的發光二極體作為電路輸出狀況顯示之用，接入時注意元件極性。
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