光敏二三极管实验指导书概要.docx

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1、光敏二三极管综合实验仪说明-1-实验一光照度测试实验-3-实验二光敏二极管暗电流测量-6-实验三光敏二极管光电流测量-9-实验四光敏二极管光照特性测试-11-实验五光敏二极管伏安特性测试-13-实验六光敏二极管光谱特性测试-16-实验七光敏二极管灵敏度测量-18-实验八光敏二极管时间特性测试-20-实验九光敏三极管暗电流测量-22-实验十光敏三极管光电流测量-25-实验十一光敏三极管光照特性测试-27-实验十二光敏三极管伏安特性测试-29-实验十三光敏三极管光谱特性测试-31-实验十四光敏三极管灵敏度测量-33-实验十五光敏三极管时间特性测试-35-实验十六光控开关设计实验（二次开发）-37-

2、实验十七光电报警设计实验（二次开发）-39-实验十八简易光功率计设计实验（二次开发）-41-实验三光敏二极管光电流测量、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、使用方法及用途二、实验内容1、光敏二极管光电流的测量一台若当一台若当三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线在上一次实验中，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（hfNER 在耗尽层区、n区和P区都会发生受激吸收，即价带 O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，空穴向P区运动，形成漂移电流。若电子-空穴对在耗

3、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结上，会改变固有的电子运动 速度。

4、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、连线之前要保证电源关闭。2、注意光敏二极管的极性，且反向偏压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图3-1所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图3-1光敏二极管光电流测试电路（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路结构上的黄色插孔。）2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针 旋动“

5、电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为00.0为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示“0”，按“照度加”或“照度减”，调节使 照度计显示“100.0” lx左右，调节“电源调节”旋钮，至电压表显示10.00 Vo此时电流 表显示值即为光电流值。6、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。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。实验四光敏二

6、极管光照特性测试、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、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1、光敏二极管光照特性测试一台若年一台若年三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线I、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 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4-1所示。这就是光敏二极管的 光照特性。光照度E图4-1光照特性曲线五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、注意光敏二极管的极性，且反向偏

7、压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图4-2所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图4-2光敏二极管光照特性测试电路（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路结构上的黄色插孔。）2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为00.0为止，关闭实 验仪电源。4、连接

8、光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示调节“电源调节”旋钮至电压表显示 10.00 V,按“照度减”按钮，使照度计显示为“OSO” IX。（注：受数字电路限制，数控电路无法控制LED照度完全为“00.0”，要调至“0”时， 需将开关SL S2、S3拨向下方，需要测量非零照度时，再将三个开关拨向上方）6、按“照度加”或“照度减”按钮，按照表4-1记录数据，并绘制“照度-电流”关系曲 线。表4-1光敏二极管光照特性测试7、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。照度（1X）05010

9、0150200250300350400450500550电流七、实验报告要求1、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1、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。实验五光敏二极管伏安特性测试、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏二极管的伏安特性及其测试方法。二、实验内容1、光敏二极管伏安特性测试三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线一台若望I、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=ISoV/KT-D(5-1)式中乙。为p

10、-n结的反向饱和电流，Z = 1381x1(T23/k为波尔兹曼常数，t为热力 学温度，q为电子电荷量。有光照时，产生光生电流Is(5-2)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/ =&(4图5-1表示光照P-N结的伏安特性，(5-3)图5-1 P-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 中第一象限为P-N结加正偏压状态，此时P-N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P-N结加反偏压状态，此时P-N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

11、I = Iso+Isls，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儿乎无关，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(5-3)式可以求得光伏探测器的输 出电压kTIs - IV =ln(-1)q 【so(5-4)在P-N结开路时(即外负载电阻-oo),光伏探测器的输出电压称为开路电压这时经外回路负载七上的总电流/=0,在式(5-4)中，将/=0代入，

12、可得开路电压的表 达式kT Is二1n1)q I os(5-5)若将P-N短路(即V=0),由式(5-2)可得短路电流Ac为Isc = / =尸hv(5-6)和，sc是光伏探测器的两个重要参数，其数值可以从伏安特性曲线上得到；由式 (5-5)、(5-6)可看出，两者都随光强增大而增大，但随光强增大线性上升，而则按 对数规律增加，如图5-2所示。光照度图5-2和A。随光强变化曲线五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、注意光敏二极管的极性，且反向偏压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为“1_”时说明超出当前量程，应选择合

13、适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图5-3所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图5-3光敏二极管伏安特性测试(注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路结构上的黄色插孔。)2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示“00.0”为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显

14、示“0”，按“照度加”或“照度减”按钮，使 照度计显示尽量接近“100.0 lx。6、调节“电压调节”旋钮，按照表5-1记录数据，并绘制“电压-电流”关系曲线。表5-1光敏二极管伏安特性测试7、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。电压(V)0123456789电流(uA)七、实验报告要求1、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1、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。实验六光敏二极管光谱特性测试、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、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1、光敏二极管光谱特性测

15、试一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线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6-1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Llum,短波限接近0.4 um,峰值响应波长约为0. 9u m。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结的厚度可提高短波限的光谱响应， 错的光谱响应范围较宽。图6-1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，

16、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、连线之前要保证电源关闭。2、注意光敏二极管的极性，且反向偏压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图6-2所

17、示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图6-2光敏二极管光谱特性测试（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路结构上的黄色插孔。）2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档,电流表换至“200uA”档,逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示“0”。6、调节“电源调节”旋钮，使电压表示数为“10.00 Vo7、迅速按下“颜色

18、切换”按钮，然后弹起，使“光源指示”显示为“1”，按“照度加” 或“照度减”按钮，使照度计显示在80.0 lx左右。记录此时电流表示值，记录在表6-1 中。8、按照步骤7调节“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1001X照度下电流 表的示值，记录在表6-1中。表6-1光敏二极管光谱特性测试光源1（红色）2（橙色）3（黄色）4（绿色）5（青色）6（蓝色）电流（uA）9、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。七、实验报告要求1、分析光敏二极管的光谱特性，画出光敏二极管光

19、谱特性曲线。八、实验思考题1、根据光敏二极管光谱特性的定义，还有那些简单易行的测量光谱响应的方法?实验七光敏二极管灵敏度测量、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏二极管的灵敏度定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏二极管灵敏度测试一台若望一台若望(7-1)三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线I、实验原理通过课本知识我们已经知道，光敏二极管的全电流方程为:/=用。（瑞1） he(7-2)定义光敏二极管的电流灵敏度为入射到光敏面上辐射量的变化（例如通量变化d）引 起电流变化力与辐射量变化之比。通过对式（7-1）进行微分可以得到虽然，当某波长4的辐射作用于光电二

20、极管时，其电流灵敏度为与材料有关的常数，表 明光敏二极管的光电转换特性的线性关系。必须指出，电流灵敏度与入射辐射波长2的关系 是很复杂的，因此在定义光敏二极管的电流灵敏度时，通常将其峰值响应波长的电流灵敏度 作为光敏二极管的电流灵敏度。在式（7-2）中，表面上看它与波长；I成正比，但是，材料的 吸收系数a还隐含着与入射辐射波长的关系。因此，常把光敏二极管的电流灵敏度与波长的 关系曲线称为光谱响应。也就是我们上次实验的内容。按照光敏二极管电流灵敏度的定义，实验采用红光作为测量光源，相对于其他光源来说, 红光的波长更加接近于光谱响应曲线的峰值波长。五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、注

21、意光敏二极管的极性，且反向偏压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为“1_”时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图7-1所示连接电路，将脉冲发生单元S2、S3开关拨向下，S1开关拨向上。光敏二三极管综合实验仪说明ZY12230B光敏二三极管综合实验仪所有器件和光路结构集成于主机箱中。面板结构如 图0-1所示。O谢军照度表OOO电压表OOO电流表OOO金陵光敏二极管三极管综合实验仪创新实验单元光源调节单元脉冲发生单元特性测试单元图0-1光敏二三极管综合实验仪面板布局1、仪表

22、单元提供照度表、电压表、电流表，参数如下：光照度计：量程20Lx、200Lx和2000LX三档自由切换，最小可测照度O.OlLx电压表：量程DC200mV、DC2V、DC20V、DC200V四档自由切换，最小可测电压O.lmV电流表：量程 DC211A、DC20|iA、DC200|iA DC2mA、DC20 mA、DC 200mA 六档 自由切换，最小可测电流InA2、光源调节单元全数字光源控制，提供LED照度调节以及颜色切换控制。三个控制按钮，“颜色切换”、 “照度加”、“照度减”。“颜色切换”按钮，每按一次，切换一次颜色，长按则依次切换颜色, 颜色切换顺序为白、红、橙、黄、绿、青、蓝。“照

23、度加”、“照度减”提供各颜色照度调节， 长按“照度加”或者“照度减”按钮超过两秒钟，则实现照度的加速调节。采用数码管指示当前颜色，各种颜色与数码管示值的对应关系见表0-1。开机默认颜色为 白光。开机自检三基色，分别为红、绿、蓝，对应数码管显示“1”、“4”、6二表0-1数码管示值与光源颜色对应关系示值0123456图7-1光敏二极管灵敏度特性测试（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路结构上的黄色插孔。）2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档,逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照

24、度计显示为为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示“0”。6、调节“电源调节”旋钮，使电压表显示为10.00 Vo7、迅速按下“颜色切换”按钮，然后弹起，使“光源指示”显示为“1”，按“照度加” 或“照度减”按钮，使照度计显示在“00.0” lx左右。8、将S1拨向下方，记录此时的电流表示值，。9、将S1拨向上方，按“照度加”或“照度减”按钮，使照度计显示在“10.00” lx左右。 记录此时电流表示值人。10、计算该偏压下的光敏二极管红光电流灵敏度s= 4。10/

25、x11、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。七、实验思考题1、为什么要使用红色光源作为光敏二极管灵敏度测量光源?实验八光敏二极管时间特性测试、实验目的1、了解光敏二极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏二极管的时间特性定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏二极管时间特性测试一台若望一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线实验原理以频率f调制的辐射作用于PN结硅光敏二极管光敏面时，PN结硅光敏二极管电流的产 生要经过下面3个过程：(1)在PN结区产生的光生载流子渡越结区的时间Q-称为漂移时间;(2)在PN结区外产生的光生载流子扩散到PN结区内所需要的时间金，

26、称为扩散时间;(3)在PN结电容管芯电阻R,以及负载电阻&构成的RC延迟时间7收。设载流子在结区内的飘移速度为4, PN结区的宽度为W,载流子在结区内的最长飘移 时间为Tdr=W / u)d(8-1)一般的PN结硅光敏二极管，内电场强度4都在1()5 v/cm以上，载流子的平均漂移速度要高于10cm/s, PN结区的宽度一般约为lOOum。由式(8-1)可知，漂移时间J.二10-9s, 为ns数量级。对于PN结硅光敏二极管，入射辐射在PN结势垒区以外激发的光生载流子必须经过扩散 运动到势垒区内，才能受内建电场的作用，并分别拉向P区与N区。载流子的扩散运动往往 很慢，因此扩散时间与很长，约为10

27、0ns,它是限制PN结硅光敏二极管时间响应的主要因 素。另一个因素是PN结电容G和管芯电阻凡以及负载电阻与构成的RC延迟时间0C，有JIL八 Lz rc = Cj(Rj + Rl )(8-2)普通PN结硅光敏二极管的管芯内阻与约为2500, PN结电容弓常为几个pF,在负载 电阻&很大时，时间常数Oc将成为影响硅光敏二极管时间响应的一个重要因素，应用时必 须注意。以上分析可见，影响PN结硅光敏二极管时间响应的主要因素是PN结区外载流子的扩散 时间金，如何扩展PN结区是提高硅光敏二极管时间响应的重要措施。增高反向偏置电压会 提高内建电场的强度，扩展PN结的耗尽区。但是反向偏置电压的提高也会加大结

28、电容，使 RC时间常数工也增大。因此，必须从PN结的结构设计方面考虑如何在不使偏压增大的情况 下使耗尽区扩展到整个PN结器件，才能消除扩散时间。五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、注意光敏二极管的极性，且反向偏压不要超过20V。3、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。4、若照度计、电流表或电压表显示为“1”时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。5、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图8-1所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向下。0-30V可调RL2图8-1光敏二极管时间特性测试（注意，光敏二极管的K对应光路结构上的蓝色插孔，A对应光路

29、结构上的黄色插孔。）2、电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针旋动“电源调节”旋钮至 不可调位置。3、用导线连接脉冲发生单元方波发生插孔与“R”、G”、插孔，连接脉冲发生单元 “GND”与0-30V可调电源插孔。4、打开实验仪电源，调节“电源调节”旋钮，使电压表示数10V。5、用双通道示波器探头1测试方波发生插孔，用双通道示波器探头2测试光路结构黄色 插孔，读出2通道的上升时间，此上升时间即为光敏二极管时间特性参数。（注意：如果实验仪接地不良，容易导致蓝色插孔处的波形抖动。）6、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。七、实验思考题1、光敏二极管的时间响应与

30、哪些因素有关?实验九光敏三极管暗电流测量、实验目的1、了解光敏三极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏三极管的暗电流定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏三极管暗电流测试一台若望一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线I、实验原理光敏三极管与普通双晶体管十分相似，不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN 结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏三极管实质上是一种相当于在基极和 集电极之间接有光敏二极管的普通三极管。其结构与一般晶体管相类似，但也有其特殊的地 方。如图9-1 （a）所示，图中e、b、c分别表示光敏三极管的发射极、基极和集电极。正常 工作时保证基极-集

31、电极结（b-e结）为反偏压状态，并作为受光结（即基区为光照区）。光敏 三极管通常有NPN和PNP型两种结构，常用的材料有硅和楮。例如用硅材料制作的NPN结 构有3DU型，PNP型有3GU型，本实验系统中使用3DU型。采用硅的NPN型光敏三极管 其暗电流比倍光敏三极管小，且受温度变化影响小。(9-1)光敏三极管的工作有两个过程，一是光电转换；二是光电流放大。光电转换过程是在b-c 结内进行，它与一般光敏二极管相同。当集电极加上相对于发射极为正向电压而基极开路时 （图9-1 （b）,则b-c结处于反向偏压状态。无光照时，由于热激发而产生的少数载流子， 电子从基极进入集电极，空穴则从集电极移向基极，

32、在外电路中有电流（即暗电流）流过。 当光照射基区时，在该区产生电子-空穴对，光生电子在内电场作用下漂移到集电极，形成光 电流，这一过程类似于光敏二极管。与此同时。空穴则留在基区，使基区的电位升高，发射 极便有大量电子经基极流向集电极，总的集电极电流为/c=/p+/p=( Ip式中P为共发射极电流放大倍数。因此，光敏三极管等效于一个光敏二极管与一般晶体基极- 集电极结的并联。它是把基极-集电极光敏二极管的电流（光电流Ip）放大p倍的光伏探测器, 可用图9-1 （c）来表示。/(a)(b)(c)图9-1光敏三极管结构及工作原理(a)结构示意图 (b)光电变换原理 (c)电流放大作用图9-2 (c)

33、示出了光敏三极管的暗电流与温度的关系。由于晶体管的放大作用，基极开 路时的暗电流及它随温度上升都比光敏二极管大。4321(a)(b)图9-2光敏三极管特性五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。3、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。4、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向下，按照图9-3所示连接实验电路。图9-3光敏三极管实验测量电路（注意：光敏三极管的C对应光路结构上的蓝色插孔，E对应光路结构上的绿色插孔。）2、电压表换至“20V”档，电流表换至“20

34、0uA”档，逆时针旋动“电源调节”旋钮至 不可调位置。3、接好箱体交流电源，打开电源开关，调节“电源调节”旋钮，使电压表示数为6V, 此时电流表示数即为光敏三极管电流暗电流值。4、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。实验十光敏三极管光电流测量、实验目的1、了解光敏三极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏三极管的光电流定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏三极管光电流测试一台若望一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线I、实验原理光敏三极管的工作有两个过程，一是光电转换；二是光电流放大。光电转换过程是在b-c 结内进行，它与一般光敏二极管相同。当集电极加上相

35、对于发射极为正向电压而基极开路时 （图10-1 （b）,则b-c结处于反向偏压状态。无光照时，由于热激发而产生的少数载流子， 电子从基极进入集电极，空穴则从集电极移向基极，在外电路中有电流（即暗电流）流过。 当光照射基区时，在该区产生电子-空穴对，光生电子在内电场作用下漂移到集电极，形成光 电流，这一过程类似于光敏二极管。与此同时。空穴则留在基区，使基区的电位升高，发射 极便有大量电子经基极流向集电极，总的集电极电流为/c=/p+Hp=（i + /）4式中P为共发射极电流放大倍数。因此，光敏三极管等效于一个光敏二极管与一般晶体基极- 集电极结的并联。它是把基极-集电极光敏二极管的电流（光电流I

36、p）放大P倍的光伏探测器, 可用图10-1 （c）来表示。hu(a)(b)图10-1光敏三极管结构及工作原理（a）结构示意图 （b）光电变换原理（c）电流放大作用五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。3、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。4、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图10-2所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图10-2光敏三极管光电流测试（注意：光敏三极管的C对应光路结构上的蓝色插孔，E对应光路结构上的绿色插孔。）2、照度计换至“2001x”档，电压表

37、换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为00.0为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示“0”，按“照度加”或“照度减”，调节使 照度计显示“100.0” lx左右，调节“电源调节”旋钮，至电压表显示“10.00” Vo此时电流 表显示值即为光电流值。6、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。七、实验思考1、同光敏二极管相比，光敏三极管的光电流

38、明显偏大，为什么？实验十一光敏三极管光照特性测试、实验目的1、了解光敏三极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏三极管的光照特性及其测试方法。二、实验内容1、光敏三极管光照特性测试一台若望一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线实验原理前面已经讲过，光敏三极管的工作有两个过程，一是光电转换；二是光电流放大，与光 敏二极管最大的差别在于其光电流的放大作用。在上次光电流测量实验中，在同样照度下， 我们明显看到光敏三极管的光生电流要大于光敏二极管的光生电流。关于这一点，我们可以 在光敏三极管的等效电路上可以看出，如图11-1所示。C7图11-1光敏三极管等效电路这主要是光敏三极管的电

39、流放大作用，光敏三极管的光电流相当于光敏二极管光电流放 大B倍之后的输出电流。五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。3、若照度计、电流表或电压表显示为时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。4、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1按照图11-2所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图11-2光敏三极管光照特性测试（注意：光敏三极管的C对应光路结构上的蓝色插孔，E对应光路结构上的绿色插孔。）2照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“2mA”档，逆时针旋 动“电源调节”旋钮至不可调位置。3

40、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“00.0”为止，关闭实验 仪电源。4连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度计 输入“GND”插孔。5打开实验仪电源，此时光源调节指示显示“0”，调节“电源调节”旋钮至电压表显示 6.00 V,按“照度减”按钮，使照度计显示接近00.0 Ixo6按“照度加”或“照度减”按钮，按照表11-1记录数据，并绘制J “照度-电流”关系曲 线。（注：受数字电路限制，数控电路无法控制LED照度完全为“0”，要调至“0”时，需将开关SI、S2、S3拨向下方，需要测量非零照度时，再将三个开关拨向上方）表11光敏二极管

41、光照特性测试7将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。照度（1X）050100150200250300350400450500550电流七、实验报告要求1、分析光敏三极管光照特性，绘制光照特性曲线。八、实验思考1、试测试不同偏压下的光敏三极管光照特性曲线，并分析同光敏二极管光照特性曲线的 异同。颜色白橙黄绿青蓝3、脉冲发生单元提供窄脉冲信号发生，脉冲宽度lOOms-lOOOms连续可调。4、特性测试单元提供光敏二极管三极管特性测试所必须的电源及器件，包括如下内容：一个0-30V连续可调直流稳压电源，五个固定值电阻，分别是RL1： 5.6K, RL2： 10K, RL3： 20K

42、, RL4： 51K, RL5： 100K,提供两个精密多圈可调电位器，分别是RP1： 10K, RP2： 47Ko 5、创新实验单元提供创新实验所必须的电阻、电容、二极管、三极管、芯片等。并提供实验所必须的直 流电源。6、光路单元提供用于特性测试以及创新实验的光源及探测器结构装置，集成照度计探头、光敏二极 管、光敏三极管。光电器件光路结构接口标识如图0-2所示：蓝色色 黄图0-2光路结构插孔标识实验十二光敏三极管伏安特性测试、实验目的1、了解光敏三极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏三极管的伏安特性定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏三极管伏安特性测试一台若望一台若望三、实验仪器光

43、敏二三极管综合实验仪 连接导线实验原理同光敏二极管一样，我们定义一定照度下，加在光敏三极管集电极和发射极之间的电压 与光生电流的关系曲线叫做光敏三极管在该照度下的伏安特性曲线。本实验采用如图12-1所示的电路测量光敏三极管的伏安特性曲线，负载电阻RL1与电流 表的内阻忽略不计，这样，通过调节照度五、实验注意事项1、连线之前要保证电源关闭。2、打开电源之前，将“电源调节”旋钮逆时针调至最小值。3、若照度计、电流表或电压表显示为“1”时说明超出当前量程，应选择合适的量程再 测量。4、严禁将任何电源对地短路。六、实验步骤1、按照图12-1所示连接电路，将脉冲发生单元SI、S2、S3开关拨向上。图12

44、-1光敏三极管伏安特性测试（注意：光敏三极管的C对应光路结构上的蓝色插孔，E对应光路结构上的绿色插孔。）2、照度计换至“2001X”档，电压表换至“20V”档，电流表换至“200uA”档，逆时针 旋动“电源调节”旋钮至不可调位置。3、打开实验仪电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“00.0”为止，关闭实 验仪电源。4、连接光路结构红色插孔至照度计输入“ + ”插孔，连接光路结构上的黑色插孔至照度 计输入“GND”插孔。5、打开实验仪电源，此时光源调节指示显示按“照度加”或“照度减”按钮，尽量使照度计显示接近“ 100.0 IX。6、调节“电压调节”旋钮，是电压表显示要求值，按照表12-

45、1记录数据，并绘制“电 压-电流”关系曲线。表12-1光敏三极管伏安特性测试7、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验仪电源。电压(V)00.51.01.52.02.53.03.54.04.5电流(uA)电压(V)5.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5电流(uA)七、实验报告要求1、分析光敏三极管伏安特性，绘制光敏三极管伏安特性曲线。八、实验思考1、试测试不同照度下的光敏三极管的伏安特性曲线，并同光敏二极管做比较。实验十三光敏三极管光谱特性测试、实验目的1、了解光敏三极管的工作原理、使用方法及用途;2、掌握光敏三极管的光谱特性定义及其测试方法。二、实验内容1、光敏三极管光谱特性测试一台若望三、实验仪器光敏二三极管综合实验仪 连接导线I、实验原理光敏三极管对不同波长的光，接收灵敏度时不一样的，它有一个峰值响应波长，当入射 光的波长大于峰值波长时，其相对灵敏度要下降。当入射光的波长长于某波长（长波长）时, 由于入射光子的能量太小，不足以激发电子从价带跃迁到导带产生电子空穴对。而入射光的 波长小于峰值响应波长时，相对灵敏度也要下降，这是由于光子在半导体表面附近就被吸收, 并且在表面激