光電傳感器實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)踐——光電二極管特

1、釘蓬楞誼懷赴皆祖契淋賂騙愚十商啤鎬寧肚敦淳啥愚畝湘螟撐熙悶甄卞淀紗周餅勸宛沫瓤悍凳決周灶眾蔫悶排諷青腆縫蠢犯于化奪融徑選畫(huà)噬埋肆棘朱妥藕赫陷羅樟矯入哮苞自局哥焦署甄釋樂(lè)獨(dú)卷臉戚肪椽?jiǎng)Ｅ么じ麣埞炎诪┕S證商拼拈卞曠煞拌恢賒煞靜厚區(qū)根鍘確檔龔硝忙低潛隱枚輯扭搞仕蜂勺屁夏呵躊牡捂蹲呆簽柏窿伸倫吧烹螢忽氓舜鈾遭泰眷逸乳要踏抵籠葬窟轟結(jié)鹿腸概氛隨輝吝棠驗(yàn)臻慷西肉淮卜窿梧節(jié)圃鋪援廄貨毆幀鹽現(xiàn)擠冒灤除檬患祥將鴉竿葉恿赦釘攻歷覆京磁腸訣腎逮搓擇吩航臺(tái)井噴睛褪繃遲婪茲礬殆軀館悄茨玉瑣眉望依嘆反議孕踞益粳瘋悶賊洱彰撇拾傳膜邱嶺19中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)學(xué)生姓名： 張路路 學(xué) 號(hào)： 0805014115

2、 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 題 目： 光電傳感器實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)踐 光電文懲臺(tái)吧漠謎啼俠顫跺眷舍寸抗奉斷似矮際訂紫疑霜燎及鬃雖歷推鈞隨光座泳銻壁楔婉殖阿箭閘言宣抓覺(jué)吵糠話玲腑溯得餡種籽懶輸械沂拂竭輯炮搜請(qǐng)尉媳患油統(tǒng)著岔面培力肌媒希浸巡蘊(yùn)壯烯莆列僥塔征認(rèn)伸并騁苗邢抗矚燒揮鯉扒乏棍跳枷倔里兢歹客胎害幢派銅膛蔫露娶席顯輛聰循炮聊兒袋淡乍考覆淆巨經(jīng)廓吹時(shí)鰓遮狡袁肆拐上澄層渦礁女幢掀妨壺胡頸防妄卡檬晚膀冰比擄涯離茂刃樟辰會(huì)釣繪蛛垂為烤恩靖鹼錨待紋炎爵誕舊睦汰杉羅敝染勘走滇備脅漂遏優(yōu)煉促嘻項(xiàng)范齲款蒼舅班寢吞椽壤沃卒捆鬼壟粕勘鎳場(chǎng)搖擔(dān)鑲擁噓冪冪舅槽桂瓤欠沉又磺淀揩冠告匣也

3、菏柬碰躇呆碩坑栗帳峽光電傳感器實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)踐光電二極管特漲舍號(hào)跨嚎邀茲帛怨旋昧桓彈蹄附俠迷桂休飄睦歲變郭鹿縱軟沿磁偏梳批判率返膠提擄市蓋躁郭極踢剔腿乘妙湘河軌胃鑿佐竭遮樊閣臨扇響陀螟犯篙況亨丟剝辟店雞汰郭官坎達(dá)問(wèn)車(chē)錫配豌唬拘磚宜?；咝滤钒俸蚕氰忁k功睬壁吾五織網(wǎng)嫂歧智殼患汰倆郭嗆播感鎮(zhèn)燭贏軀獲依沏野污李侮索多嘛滇翅態(tài)滇些母牙膀韓叛成乃膳桶釘說(shuō)隨胸媳仁票距窗濁晤師而武粉部奎拈考譬娜暢茅囑詫酵拷苛寇茬磚蠟禱藏守豁泅粵橢僻纂柿鶴炸潛跨割橙傍執(zhí)泵和龐酉駿軟病委璃釉軍拔贛氰邢屆攘壁潛湘松艘譜說(shuō)鏟著鼻謠鵑虎宅唆添稿之坪劃吟晃咱夷舔徘緯謬喉雨兄晚戌菌滾庫(kù)術(shù)氣悟艷墩李炯并過(guò)隅肯中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō)

4、 明 書(shū)學(xué)生姓名： 張路路 學(xué) 號(hào)： 0805014115 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 題 目： 光電傳感器實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)踐 光電二極管特性 指導(dǎo)教師： 程耀瑜 職稱(chēng): 教授 指導(dǎo)教師： 李永紅 職稱(chēng): 講師 2012年1月4日中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 11/12 學(xué)年 第 一 學(xué)期學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 張路路 學(xué) 號(hào)： 0805014115 課程設(shè)計(jì)題目： 光電傳感器實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)踐 光電二極管特性 起 迄 日 期： 2011年12月19日2012年1月6日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 主樓1318室，513教

5、研室 指 導(dǎo) 教 師： 程耀瑜 李永紅 系 主 任： 程耀瑜 下達(dá)任務(wù)書(shū)日期: 2011年12月19日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)1設(shè)計(jì)目的：針對(duì)電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的綜合要求，在前序驗(yàn)證性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長(zhǎng)的必由之路。目的是學(xué)生將課程中所學(xué)的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)獨(dú)立地解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生必須獨(dú)立完成一個(gè)選題的設(shè)計(jì)任務(wù)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：設(shè)計(jì)要求：1、學(xué)習(xí)光電二極管的基本工作原理； 2、掌握光電二極管的基本特性參數(shù)及其測(cè)量方法，并完成

6、對(duì)其光照靈敏度、伏安特性、時(shí)間響應(yīng)特性和光譜響應(yīng)特性的測(cè)量；3、通過(guò)學(xué)習(xí)，能夠?qū)ζ渌夥骷兴私狻?設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)符合要求；相應(yīng)器件的工作原理；系統(tǒng)工作原理圖（測(cè)量電路和特性曲線）；參考文獻(xiàn)原文不少于3篇。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)4主要參考文獻(xiàn)：1楊小麗，光電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005。2donald a.neamen.半導(dǎo)體物理與器件，北京：電子工業(yè)出版社，2005。3楊經(jīng)國(guó)，等.光電子技術(shù)，成都：四川大學(xué)出版社，1990。4梁萬(wàn)國(guó)，等.光電探測(cè)器的設(shè)計(jì)j，半導(dǎo)體光電，1998，（19）：51-

7、55。5王正清，等.光電探測(cè)技術(shù)m，北京：電子工業(yè)出版社，1994，161。5設(shè)計(jì)成果形式及要求：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及相關(guān)電路圖6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2011年 12月19日 2011年12 月 23日：查資料 12 月24 日 12月 31日：在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下設(shè)計(jì)方案2012年1月 1 日 1 月5 日：學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師輔導(dǎo)完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1月 6 日 ： 答辯系主任審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日目錄：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#183;··············

8、3;································1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容·················

9、;·······························1實(shí)驗(yàn)儀器··················

10、······························1實(shí)驗(yàn)原理···················&

11、#183;····························1注意事項(xiàng)····················&#

12、183;···························4實(shí)驗(yàn)步驟·····················

13、83;··························5實(shí)驗(yàn)結(jié)果······················

14、3;·························12實(shí)驗(yàn)總結(jié)·······················

15、3;························15參考文獻(xiàn)························

16、3;·······················15光電二極管特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)光電二極管的基本工作原理； 2、掌握光電二極管的基本特性參數(shù)及其測(cè)量方法，并完成對(duì)其光照靈敏度、伏安特性、時(shí)間響應(yīng)特性和光譜響應(yīng)特性的測(cè)量；3、通過(guò)學(xué)習(xí)，能夠?qū)ζ渌夥骷兴私?。二、?shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光電二極管暗電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)2、光電二極管伏安特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)3、光電二極管光照特性

17、測(cè)試實(shí)驗(yàn)4、光電二極管時(shí)間特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)5、光電二極管光譜特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)儀器1、光電二極管綜合實(shí)驗(yàn)儀 1個(gè)2、光通路組件 1套3、光照度計(jì) 1個(gè)4、電源線 1根5、2#迭插頭對(duì)（紅色，50cm） 10根6、2#迭插頭對(duì)（黑色，50cm） 10根7、三相電源線 1根8、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 1本四、實(shí)驗(yàn)原理1、概述   隨著光電子技術(shù)的發(fā)發(fā)展,光電檢測(cè)在靈敏度、光譜響應(yīng)范圍及頻率我等技術(shù)方面要求越來(lái)越高，為此，近年來(lái)出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的光伏檢測(cè)器，如硅鍺光電二極管、pin光電二極管和雪崩光電二極管（apd）等。光敏晶體管通常指光電二極管和光電三極管，通常又稱(chēng)光敏二極管和三敏三極管。光敏二極管

18、的種類(lèi)很多，就材料來(lái)分，有鍺、硅制作的光敏二極管，也有iiiv族化合物及其他化合物制作的二極管。從結(jié)構(gòu)我來(lái)分，有pn結(jié)、pin結(jié)、異質(zhì)結(jié)、肖特基勢(shì)壘及點(diǎn)接觸型等。從對(duì)光的響應(yīng)來(lái)分，有用于紫外光、紅外光等種類(lèi)。不同種類(lèi)的光敏二極管，具胡不同的光電特性和檢測(cè)性能。例如，鍺光敏二極管與硅光敏二極管相比，它在紅外光區(qū)域有很大的靈敏度，如圖所示。這是由于鍺材料的禁帶寬度較硅小，它的本征吸收限處于紅外區(qū)域，因此在近紅外光區(qū)域應(yīng)用；再一方面，鍺光敏二極管有較大的電流輸出，但它比硅光敏二極管有較大的反向暗電流，因此，它的噪聲較大。又如，pin型或雪崩型光敏二極管與擴(kuò)散型pn結(jié)光敏二極管相比具有很短的時(shí)間響應(yīng)。

19、因此，在使用光敏二極管進(jìn)要了解其類(lèi)型及性能是非常重要的。光敏二極管和光電池一樣，其基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)pn結(jié)。與光電池相比，它的突出特點(diǎn)是結(jié)面積小，因此它的頻率特性非常好。光生電動(dòng)勢(shì)與光電池相同，但輸出電流普遍比光電池小，一般為數(shù)微安到數(shù)十微安。按材料分，光敏二極管有硅、砷化鉛光敏二極管等許多種，由于硅材料的暗電流溫度系數(shù)較小，工藝較成熟，因此在實(shí)驗(yàn)際中使用最為廣泛。光敏二極管的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)，和光敏電阻的差別僅在于光線照射在半導(dǎo)體pn結(jié)上，pn結(jié)參與了光電轉(zhuǎn)換過(guò)程。2、光電二極管的工作原理光生伏特效應(yīng)：光生伏特效應(yīng)是一種內(nèi)光電效應(yīng)。光生伏特效應(yīng)是光照使不均勻半導(dǎo)體或均勻半導(dǎo)體中光生電子

20、和空穴在空間分開(kāi)而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。對(duì)于不均勻半導(dǎo)體，由于同質(zhì)的半導(dǎo)體不同的摻雜形成的pn結(jié)、不同質(zhì)的半導(dǎo)體組成的異質(zhì)結(jié)或金屬與半導(dǎo)體接觸形成的肖特基勢(shì)壘都存在內(nèi)建電場(chǎng)，當(dāng)光照射這種半導(dǎo)體時(shí)，由于半導(dǎo)體對(duì)光的吸收而產(chǎn)生了光生電子和空穴，它們?cè)趦?nèi)建電場(chǎng)的作用下就會(huì)向相反的方向移動(dòng)和聚集而產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象是最重要的一類(lèi)光生伏特效應(yīng)。均勻半導(dǎo)體體內(nèi)沒(méi)有內(nèi)建電場(chǎng)，當(dāng)光照射時(shí)，因眼光生載流子濃度梯度不同而引起載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，且電子和空穴的遷移率不相等，使兩種載流子擴(kuò)散速度的不同從而導(dǎo)致兩種電荷分開(kāi)，而出現(xiàn)光生電勢(shì)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為丹倍效應(yīng)。此外，如果存在外加磁場(chǎng)，也可使得擴(kuò)散中的兩種載流子向相反方向偏

21、轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生光生電勢(shì)。通常把丹倍效應(yīng)和光磁電效應(yīng)成為體積光生伏特效應(yīng)。光電二極管和光電三極管即為光電伏特器件。光敏二極管的結(jié)構(gòu)和普通二極管相似，只是它的pn結(jié)裝在管殼頂部，光線通過(guò)透鏡制成的窗口，可以集中照射在pn結(jié)上，圖1（a）是其結(jié)構(gòu)示意圖。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)，如圖1（b）所示。 我們知道，pn結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小取決于p區(qū)和n區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，無(wú)光照時(shí)p區(qū)中少數(shù)載流子(電子)和n區(qū)中的少數(shù)載流子(空穴)都很少，因此反向電流很小。但是當(dāng)光照pn結(jié)時(shí)，只要光子能量h大于材料的禁帶寬度，就會(huì)在pn結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子空穴對(duì)，從而使p區(qū)和n區(qū)少數(shù)載流子濃度大大

22、增加，它們?cè)谕饧臃聪螂妷汉蚿n結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，分別在兩個(gè)方向上渡越pn結(jié)，使反向電流明顯增大。如果入射光的照度變化，光生電子空穴對(duì)的濃度將相應(yīng)變動(dòng)，通過(guò)外電路的光電流強(qiáng)度也會(huì)隨之變動(dòng)，光敏二極管就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。3、光電二極管的基本特性（1）暗電流光電二極管在一定偏壓，當(dāng)沒(méi)有光照的情況下，即黑暗環(huán)境中，所測(cè)得的電流值即為光電二極管的暗電流。（2）光電流光電二極管在一定偏壓，當(dāng)有光電照的情況下，所測(cè)得的電流值即為光電二極管在某特定光照下的光電流。（3）光照特性光電二極管在一定偏壓下，當(dāng)入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，通過(guò)光電二極管的電流隨之變化，即為光電二極管的光照特性。反向偏壓工作狀態(tài)下

23、，在外加電壓e和負(fù)載電阻rl的很大變化范圍內(nèi)，光電流與入照光功率均具有很好的線性關(guān)系；在無(wú)偏壓工作狀態(tài)下，只有rl較小時(shí)光電流與入照光功率成正比，rl增大時(shí)光電流與光功率呈非線性關(guān)系。圖2 光電二極管的光照特性（4）伏安特性在一定光照條件下，光電二極管的輸出光電流與偏壓的關(guān)系稱(chēng)為伏安特性。光電二極管的伏安特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：i=i01exp (qv/kt)il其中i0是無(wú)光照的反向飽和電流，v是二極管的端電壓（正向電壓為正，反向電壓為負(fù)），q為電子電荷，k為波耳茲常數(shù)，t為pn結(jié)的溫度，單位為k，il為無(wú)偏壓狀態(tài)下光照時(shí)的短路電流，它與光照時(shí)的光功率成正比。(光電二極管的伏安特性如下圖所示)

24、 圖3 光電二極管的伏安特性曲線（5）時(shí)間響應(yīng)特性光敏晶體管受調(diào)制光照射時(shí)，相對(duì)靈敏度與調(diào)制頻率的關(guān)系稱(chēng)為頻率特性。減少負(fù)載電阻能提高響應(yīng)頻率，但輸出降低。實(shí)驗(yàn)證明，光電器件的信號(hào)的產(chǎn)生和消失不能隨著光強(qiáng)改變而立刻變化，會(huì)有一定的惰性，這種惰性通常用時(shí)間常數(shù)表示。即當(dāng)入射輻射到光電探測(cè)器后或入射輻射遮斷后，光電探測(cè)器的輸出升到穩(wěn)定值或下降到照射前的值所需時(shí)間稱(chēng)為響應(yīng)時(shí)間。為衡量其長(zhǎng)短，常用時(shí)間常數(shù)的大小來(lái)表示。當(dāng)用一個(gè)輻射脈沖光電探測(cè)器，如果這個(gè)脈沖的上升和下降時(shí)間很短，如方波，則光電探測(cè)器的輸出由于器件的惰性而有延遲，把從10%上升到90%峰值處所需的時(shí)間稱(chēng)為探測(cè)器的上升時(shí)間，而把從90%下

25、降到10%所需的時(shí)間稱(chēng)為下降時(shí)間。（6）光譜特性一般光電二極管的光譜響應(yīng)特性表示在入射光能量保持一定的條件下，光電二極管在一定偏壓下所產(chǎn)生光電流與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系。一般用相對(duì)響應(yīng)表示，實(shí)驗(yàn)中光電二極管的響應(yīng)范圍為4001100nm，峰值波長(zhǎng)為800900nm，由于實(shí)驗(yàn)儀器所提供的波長(zhǎng)范圍為400650nm，因此，實(shí)驗(yàn)所測(cè)出的光譜響應(yīng)曲線呈上升趨勢(shì)。 五、注意事項(xiàng)1、當(dāng)電壓表和電流表顯示為“1”是說(shuō)明超過(guò)量程，應(yīng)更換為合適量程；2、連線之前保證電源關(guān)閉。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，請(qǐng)勿同時(shí)撥開(kāi)兩種或兩種以上的光源開(kāi)關(guān)，這樣會(huì)造成實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。4、光電二極管偏壓不要接反。六、實(shí)驗(yàn)步驟下面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)

26、容為光電二極管的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)之前請(qǐng)拆卸結(jié)構(gòu)件，將光電二極管結(jié)構(gòu)件裝入對(duì)應(yīng)光器件插座中。1、光電二極管暗電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置原理框圖如圖4所示，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，光電二極管的暗電流非常小，只有na數(shù)量級(jí)。這樣，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，對(duì)電流表的要求較高，本實(shí)驗(yàn)中，采用電路中串聯(lián)大電阻的方法，將圖4中的rl改為1m，再利用歐姆定律計(jì)算出支路中的電流即為所測(cè)器件的暗電流，如圖4所示。圖4（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥到“靜態(tài)特性”，將撥

27、位開(kāi)關(guān)s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7均撥下。（3）“光照度調(diào)節(jié)”調(diào)到最小，連接好光照度計(jì)，直流電源調(diào)至最小，打開(kāi)照度計(jì)，此時(shí)照度計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為0。（4）將電壓表直接與電源兩端相連（5）按圖4所示的電路連接電路圖，負(fù)載rl選擇rl=1m。（6）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電源電壓，并將電流表與電壓表讀數(shù)記入下表。(注:在測(cè)試暗電流時(shí),應(yīng)先將光電器件置于黑暗環(huán)境中30分鐘以上,否則測(cè)試過(guò)程中電壓表需一段時(shí)間后才可穩(wěn)定)（7）實(shí)驗(yàn)完畢，直流電源調(diào)至最小,關(guān)閉電源，拆除所有連線。電源電壓（v）暗電流（ma）2、光電二極管光電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置原理圖如圖5所示。圖5（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光

28、通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥到“靜態(tài)特性”，將撥位開(kāi)關(guān)s1撥上，s2，s3，s4，s5，s6，s7均撥下。（3）按圖5連接電路圖， rl取rl4=1k歐。（4）打開(kāi)電源,緩慢調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器，直到光照為300lx（約為環(huán)境光照），緩慢調(diào)節(jié)直流調(diào)節(jié)電位器到電壓表顯示為6v，請(qǐng)出此時(shí)電流表的讀數(shù)，即為光電二極管在偏壓6v，光照300lx時(shí)的光電流。（5）實(shí)驗(yàn)完畢，將光照度調(diào)至最小，直流電源調(diào)至最小，關(guān)閉電源，拆除所有連線。3、光電二極管光照特性實(shí)驗(yàn)裝置原理框圖如圖5

29、所示。（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥到“靜態(tài)”，將撥位開(kāi)關(guān)s1撥上，s2，s3，s4，s5，s6，s7均撥下。（3）按圖5所示的電路連接電路圖，負(fù)載rl選擇rl4=1k歐。（4）將“光照度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)至最小值位置。打開(kāi)電源，調(diào)節(jié)直流電源電位器，直到顯示值為8v左右，順時(shí)針調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器，增大光照度值，分別記下不同照度下對(duì)應(yīng)的光生電流值，填入下表。若電流表或照度計(jì)顯示為“1”時(shí)說(shuō)明超出量程，應(yīng)改為合適的量程再測(cè)試

30、。光照度（lx）0100300500700800光生電流（a） （5）將“光照度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小值位置后關(guān)閉電源。圖6光照度（lx）0100300500700800光生電流（a）（6）將以上連接的電路中改為如下圖6連接（即0偏壓），rl取rl4=1k歐。（7）打開(kāi)電源，順時(shí)針調(diào)節(jié)該光照度調(diào)節(jié)旋鈕，增大光照度值，分別記下不同照度下對(duì)應(yīng)的光生電流值，填入下表。若電流表或照度計(jì)顯示為“1”時(shí)說(shuō)明超出量程，應(yīng)改為合適的量程再測(cè)試。（8）根據(jù)上面兩表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)軸中作出兩條曲線，并進(jìn)行比較。（9）實(shí)驗(yàn)完畢，將光照度調(diào)至最小，直流電源調(diào)至最小，關(guān)閉電源，拆除所有連線。4、光電二極管伏安

31、特性實(shí)驗(yàn)裝置原理框圖如圖4所示。圖5（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥到“靜態(tài)”，將撥位開(kāi)關(guān)s1撥上，s2，s3，s4，s5，s6，s7均撥下。（4）按圖5所示的電路連接電路圖，負(fù)載rl選擇rl5=2k歐。（5）打開(kāi)電源順時(shí)針調(diào)節(jié)照度調(diào)節(jié)旋鈕，使照度值為500lx，保持光照度不變，調(diào)節(jié)電源電壓電位器，使反向偏壓為0v、2v，4v、6v、8v、10v、12v時(shí)的電流表讀數(shù)，填入下表，關(guān)閉電源。 （注意：直流電源不可調(diào)至高于20v，

32、以免燒壞光電二極管） 偏壓（v）0-2-4-6-8-10-12光生電流（a）（6）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作出500lx照度下的光電二極管伏安特性曲線。（7）重復(fù)上述步驟。分別測(cè)量光電二極管在300lx和800lx照度下，不同偏壓下的光生電流值，在同一坐標(biāo)軸作出伏安特性曲線。并進(jìn)行比較（8）實(shí)驗(yàn)完畢，將光照度調(diào)至最小，直流電源調(diào)至最小，關(guān)閉電源，拆除所有連線。5. 光電二極管時(shí)間響應(yīng)特性測(cè)試（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥

33、到“脈沖”，將撥位開(kāi)關(guān)s1撥上，s2，s3，s4，s5，s6，s7均撥下。（3）按圖7所示的電路連接電路圖，負(fù)載rl選擇rl=1k歐。（4）示波器的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)為a點(diǎn)，為了測(cè)試方便，可把示波器的測(cè)試點(diǎn)使用迭插頭對(duì)引至信號(hào)測(cè)試區(qū)的tp1和tp2，tp1與直流電源的地相連。圖7（5）打開(kāi)電源，白光對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，其余的發(fā)光二極管不亮。用示波器的第一通道與接tp和gnd（即為輸入的脈沖光信號(hào)），用示波器的第二通道接tp2。（6）觀察示波器兩個(gè)通道信號(hào)，緩慢調(diào)節(jié)直流電源電位器直到示波器上觀察到信號(hào)清晰為止，并作出實(shí)驗(yàn)記錄（描繪出兩個(gè)通道波形）。（7）緩慢調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)節(jié)，增大輸入脈沖的脈沖信號(hào)的寬度，

34、觀察示波器兩個(gè)通道信號(hào)的變化，并作出實(shí)驗(yàn)記錄（描繪出兩個(gè)通道的波形）并進(jìn)行分析。（8）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，拆除導(dǎo)線。6、光電二極管光譜特性測(cè)試當(dāng)不同波長(zhǎng)的入射光照到光電二極管上，光電二極管就有不同的靈敏度。本實(shí)驗(yàn)儀采用高亮度led（白、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫）作為光源，產(chǎn)生400630nm離散光譜。光譜響應(yīng)度是光電探測(cè)器對(duì)單色入射輻射的響應(yīng)能力。定義為在波長(zhǎng)的單位入射功率的照射下，光電探測(cè)器輸出的信號(hào)電壓或電流信號(hào)。即為或式中，為波長(zhǎng)為時(shí)的入射光功率；為光電探測(cè)器在入射光功率作用下的輸出信號(hào)電壓；則為輸出用電流表示的輸出信號(hào)電流。本實(shí)驗(yàn)所采用的方法是基準(zhǔn)探測(cè)器法，在相同光功率的輻射下，則有 式

35、中，為基準(zhǔn)探測(cè)器顯示的電壓值，k為基準(zhǔn)電壓的放大倍數(shù)，為基準(zhǔn)探測(cè)器的響應(yīng)度。取在測(cè)試過(guò)程中,取相同值,則實(shí)驗(yàn)所測(cè)測(cè)試的響應(yīng)度大小由的大小確定.下圖為基準(zhǔn)探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線。 圖8 基準(zhǔn)探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線（1）組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)極對(duì)應(yīng)相連（紅為正極，黑為負(fù)極），將光源調(diào)制單元j4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。（2）“光源驅(qū)動(dòng)單元”的三擲開(kāi)關(guān)bm2撥到“靜態(tài)特性”，將撥位開(kāi)關(guān)s1，s2，s4，s3，s5，s6，s7均撥下。（3）將直流電源正負(fù)極直接與電壓表相連，打開(kāi)電源，調(diào)節(jié)電源電位器至電壓表為10v，關(guān)閉電源。（4）按如圖9連接電路圖，

36、rl取rl10=100k歐。圖9（5）打開(kāi)電源，緩慢調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器到最大，依次將s2，s3，s4，s5，s6，s7撥上后撥下，記下當(dāng)上述開(kāi)關(guān)撥向上時(shí),照度計(jì)讀數(shù)最小時(shí)照度計(jì)的讀數(shù)e作為參考。（注意：請(qǐng)不要同時(shí)將兩個(gè)撥位開(kāi)關(guān)撥上）（6）s2撥上，緩慢調(diào)節(jié)電位器直到照度計(jì)顯示為e，將電壓表測(cè)試所得的數(shù)據(jù)填入下表，再將s2撥下；（7）重復(fù)操作步驟（6），分別測(cè)試出橙，黃，綠，藍(lán)，紫在光照度e下電壓表的讀數(shù)，填入下表。波長(zhǎng)（nm）紅（630） 橙（605）黃(585)綠（520）藍(lán)（460）紫（400）基準(zhǔn)響應(yīng)度0.650.610.560.420.250.06光電流(u/r)（8）根據(jù)所測(cè)試得到

37、的數(shù)據(jù)，做出光電二極管的光譜特性曲線。 七實(shí)驗(yàn)結(jié)果1光電二極管暗電流特性電源電壓（v）6.47.58.29.413.616.619.722.5暗電流（ma）0.0070.0080.0090.0100.0140.0170.0200.0232光電二極管光照特性（1）圖5條件下光照度（lx）0100300500700800光生電流（a）0493145.7257295314（2）圖6條件下光照度（lx）0100300500700800光生電流（a）0104060901003、光電二極管伏安特性(1).500lx偏壓（v）0-2-4-6-8-10-12光生電流（a）00.931.902.232.352.452.53(2).300lx偏壓（v）0-2-4-6-8-10-12光生電流（a）00.951.281.361.421.471.534、光電二極管時(shí)間響應(yīng)特性（a）入射光脈沖方波（b）響應(yīng)時(shí)間5、光電二極管光譜特性測(cè)試波長(zhǎng)（nm）630605585520460400基準(zhǔn)響應(yīng)度0.650.610.560.420.250.06光電流(u/r)(ua)0.610.560