光電二三極管特性測試實驗報告

2光敏二極管特性測試試驗一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)光電器件的光電特性、伏安特性的測試方法；二、試驗內(nèi)容1、光電二極管暗電流測試試驗2、光電二極管光電流測試試驗3、光電二極管伏安特性測試試驗4、光電二極管光電特性測試試驗5、光電二極管時間特性測試試驗6、光電二極管光譜特性測試試驗7、光電三極管光電流測試試驗8、光電三極管伏安特性測試試驗9、光電三極管光電特性測試試驗、光電三極管時間特性測試試驗、光電三極管光譜特性測試試驗三、試驗儀器1、光電二三極管綜合試驗儀12、光通路組件13、光照度計14、電源線15、2#迭插頭對〔紅色，50cm〕106、2#迭插頭對〔黑色，50cm〕107、三相電源線18、試驗指導(dǎo)書11、概述隨著光電子技術(shù)的發(fā)進展,光電檢測在靈敏度、光譜響應(yīng)范圍及頻率我等技術(shù)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，通常又稱光敏二極管和三敏三極管。光敏二極管的種類很多，就材料來分，有鍺、硅制作的光敏二極管，也有III－PNPINPN了解其類型及性能是格外重要的。光敏二極管和光電池一樣，其根本構(gòu)造也是一個PN結(jié)。與光電池相比，它的突砷化鉛光敏二極管等很多種，由于硅材料的暗電流溫度系數(shù)較小，工藝較成熟，因此在試驗際中使用最為廣泛。光敏三極管與光敏二極管的工作原理根本一樣，工作原理都是基于內(nèi)光電效應(yīng)，和光敏電阻的差異僅在于光線照耀在半導(dǎo)體PNPN2、光電二三極管的工作原理PN二極管和光電三極管即為光電伏特器件。NPNIccEeU0RLVINPNIccEeU0RLVIΦ+-EμAb)圖2光敏二極管構(gòu)造示意圖和圖形符號b)根本電路

圖3光敏三極管a)構(gòu)造示意圖b)根本電路PNNPNhPNPN二極管就把光信號轉(zhuǎn)換成了電信號。3〔a〕所示。當(dāng)光敏三極管按圖3〔b〕所示的電路連接時，它的集電結(jié)反向偏置，放射結(jié)正電流放大作用相像，它使集電極電流是原始光電流的(l+β流將隨入射光照度的轉(zhuǎn)變而更加明顯地變化。GeSiNPNPNP4光BE光BESiO2PNEJN＋ECECIΨ βIΨR BL(1+β)iV E-(a)光敏三級管構(gòu)造 (b)使用電路圖4 光敏三極管構(gòu)造及等效電路

(c)等效電路光敏三極管可以等效一個光電二極管與另一個一般晶體管基極和集電極并聯(lián)：集電極-基極產(chǎn)生的電流，輸入到三極管的基極再放大。不同之處是，集電極電流〔光電流〕由集電結(jié)上產(chǎn)生的iφ三極管只引出E、C兩個電極，體積小，光電特性是非線性的，廣泛應(yīng)用于光電自動掌握作光電開關(guān)應(yīng)用。3、光電二三極管的根本特性暗電流值即為光電二、三極管的暗電流。光電流極管在某特定光照下的光電流。光照特性ERL系；在無偏壓工作狀態(tài)下，只有RLRL時間電流與光功率呈非線性關(guān)系。圖5 光電二極管的光照特性伏安特性光電二極管的伏安特性的數(shù)學(xué)表達式如下：I=I0[1－exp(qV/kT)]＋ILV〔正向電壓為正，反向電壓為負qk，TPN為無偏壓狀態(tài)下光照時的短路電流，它與光照時的光功率成正比。(光電二極管的伏安特性如以下圖所示)0003 000Ee=202A) 10000lx2AcmcI5000lx1 2023lx1000lx-4 -8

V(V)

-126光電二三極管的伏安特性曲線響應(yīng)時間特性頻響比光敏二極管差得多，鍺光敏三極管的頻響比硅管小一個數(shù)量級。5τ90%峰值處所需的時間稱為探測器的上90%10%所需的時間稱為下降時間。如下圖(a)10.90.1t t t(b)7上升時間和下降時間〔a〕入射光脈沖方波〔b〕響應(yīng)時間光譜特性示，試驗中光電二三極秘的響應(yīng)范圍為400~1100nm，峰值波長為800~900nm，由因此，試驗所測出的光譜響應(yīng)曲線呈上升趨勢。五、留意事項1、當(dāng)電壓表和電流表顯示為“1＿”是說明超過量程，應(yīng)更換為適宜量程；2、連線之前保證電源關(guān)閉。6測試的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。4、光電二極管偏壓不要接反。六、試驗步驟管構(gòu)造件裝入對應(yīng)光器件插座中。1、光電二極管暗電流測試8RL20M，再8I V/RL暗8組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM2“光照度調(diào)整”調(diào)到最小，連接好光照度計，直流電源調(diào)至最小，翻開照15V，關(guān)閉電源?！?壓不變〕按圖8所示的電路連接電路圖，負載RL選擇RL15=20M。翻開電源開關(guān)，等電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后測得負載電阻RLV15V30程中電壓表需一段時間后才可穩(wěn)定)試驗完畢，直流電源調(diào)至最小,關(guān)閉電源，撤除全部連線。2、光電二極管光電流測試試驗裝置原理圖如圖9所示。9組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM2S19連接電路圖，RLRL4=1K約為環(huán)境光照6V，請出此時電流表的讀數(shù)，即為6V，300lx連線。3、光電二極管光照特性8試驗裝置原理框圖如圖9所示。組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM2S19RLRL4=1K將“光照度調(diào)整”旋鈕逆時針調(diào)整至最小值位置。翻開電源，調(diào)整直流電為“1＿”時說明超出量程，應(yīng)改為適宜的量程再測試?！拨藺〕

100 300 500 700 800將“光照度調(diào)整”旋鈕逆時針調(diào)整到最小值位置后關(guān)閉電源。10〔0，RLRL4=1K10光照〔Lx〕0 100 300 500 700 8009〔μA〕

翻開電源，順時針調(diào)整該光度計顯示為“1＿”時說明超出量程，應(yīng)改為適宜的量程再測試。依據(jù)上面兩表中試驗數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)軸中作出兩條曲線，并進展比較。連線。4、光電二極管伏安特性試驗裝置原理框圖如圖8所示。9組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM2S19RLRL5=2K1012翻開電源順時針調(diào)整照度調(diào)整旋鈕，使照度值為500Lx，保持光照度不變，0V、2V，4V、6V、8V、10V、12V表讀數(shù)，填入下表，關(guān)閉電源?！?0V，以免燒壞光電二極管〕〔V〕0-2〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕500Lx照度下的光電二極管伏安特性曲線。300Lx800Lx下的光生電流值，在同一坐標(biāo)軸作出伏安特性曲線。并進展比較連線。5.光電二極管時間響應(yīng)特性測試組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM2S111RLRL=1KTP1TP2，TP1AA11翻開電源，白光對應(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TPGN〔即為輸入的脈沖光信號用示波器的其次通道接TP2信號清楚為止，并作出試驗記錄〔描繪出兩個通道波形。個通道信號的變化，并作出試驗記錄〔描繪出兩個通道的波形〕并進展分析。試驗完畢，關(guān)閉電源，撤除導(dǎo)線。6、光電二極管光譜特性測試離散光譜。的單位入射功率的照耀下，光電探測器輸出的信號電壓或電流信號。即為()V()v P()或

()i

I()P()式中，P()為波長為時的入射光功率；V()P()I(則為輸出用電流表示的輸出信號電流。本試驗所承受的方法是基準(zhǔn)探測器法，在一樣光功率的輻射下，則有()UKU ff

()(f為基準(zhǔn)探測器顯示的電壓值，K為基準(zhǔn)電壓的放大倍數(shù)，f 為基準(zhǔn)探測器的響應(yīng)度。取在測試過程中,Uf取一樣值,則試驗所測測試的響應(yīng)度大小由()Uf(的大小確定.以下圖為基準(zhǔn)探測器的光譜響應(yīng)曲線。1.210.80.60.40.200 200 400 600 800 1000 1200 140012基準(zhǔn)探測器的光譜響應(yīng)曲線組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負J4使用彩排數(shù)據(jù)線相連。BM210V，關(guān)閉電源。13，RLRL10=100K13S2，S3，S4，S5，E〔留意：請不要同時將兩個撥位開關(guān)撥上〕E，將電壓表測試所得的數(shù)據(jù)S2重復(fù)操作步驟〔6E1314的讀數(shù)，填入下表。紅波長〔nm〕 〔605〕黃(585) 綠〔520〕藍〔460〕紫〔400〕〔630〕基準(zhǔn)響應(yīng)度 電壓〔mV〕光電流(U/R)響應(yīng)度

0.61 0.56 0.42 0.25 0.06依據(jù)所測試得到的數(shù)據(jù)，做出光電二極管的光譜特性曲線。七．試驗結(jié)果9〔Lx〕01003005007008000493145.257295314〔μA〕7光電二極管光照特性光電二極管光照特性350300u250200150系列1生1005000 200 400 600 800 光照度(LX)圖十條件下〔Lx〕0100300500700800〔μA〕0104060901001201008060系列14020002004006008001000光電二極管光照特性流電生光光電二極管光照特性流電生光光照度(LX)偏壓〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.931.902.232.352.452.53(2).300LX偏壓〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.951.281.361.421.471.53光電二極管伏安特性光電二極管伏安特性232.5流電生光1.510.50500LX300LX-15 -10 -5 0偏壓(V)3、光電二極管光譜特性測試波長〔nm〕630605585520460400基準(zhǔn)響應(yīng)度0.650.610.560.420.250.06R〔mV〕613