光敏三極管特性實驗報告

光電傳感與檢測技術(shù)實驗二

光敏三極管特性實驗實驗目的熟悉光敏三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理。

了解光敏三極管的特性，當工作電壓一定時，光敏三極管輸出光電流與入射光照度的關(guān)系。了解光敏管在控制電路中的具體應用。實驗原理光敏二極管簡介

和普通二極管相似，光敏二極管的核心部分也是一個

PN結(jié)，屬于單向?qū)щ娦缘?/p>

非線性元件。

光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。在沒有光照射時，由少數(shù)載流子漂移形成的反向電流很?。ò惦娏鳎?，處于截止狀態(tài)；當有光照射時，吸收光子、激發(fā)電子——空穴對，在外加反向電壓作用下形成光電流，使得光敏二極管處于導通狀態(tài)。實驗原理光敏三極管簡介

光敏三極管與反偏的光敏二極管工作原理類似；但存在兩個

PN結(jié)，可利用一般晶體管的

電流放大作用獲得更大的光電流，因此具有更高的靈敏度。光敏三極管可用元素半導體或化合物半導體制得，不同材料的光敏三極管對應的光譜特性不同。本實驗用的是一種用平面工藝制造的硅NPN型光敏三極管，只有E、C兩個引出端子，c

ec

(+)3DU5C

e

(–外型

符號實驗原理光敏三極管工作原理

光敏三極管可等效為一個光敏二極管和普通三級管結(jié)合而成。當具有光敏特性的PN結(jié)受到光照時會形成光電流，此光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了hFE倍的響應電流。Ic=Ib*hFEIb

可見與普通三極管類似，光敏三極管同樣具有電流放大功能，只不過其控制端受入射光強控制。實驗原理光敏三極管伏安特性

在給定光照條件下，光敏三極管兩端電壓與其輸出電流Ic間的關(guān)系即為其伏安特性，具體特性曲線如圖所示：無光照射時，集電極—發(fā)射極間的漏電流稱為暗電流。Iceo=Icbo·hFE可見光敏三極管的暗電流也比光敏二極管增大了hFE倍。偏壓照度實驗原理光敏三極管光照特性

在給定偏壓條件下，光敏三極管輸出電流Ic與入射光照度間的關(guān)系為其光電/光照特性，具體特性曲線如下圖所示：理論上輸出電流Ic=Ip*hFE。Ip為集-基的等效二極管光生電流，表明Ic與光電流

Ip之間滿足線性關(guān)系，即輸出電流Ic與入射光量基本保持線性關(guān)系。照度偏壓實驗原理光敏三極管相對光譜特性硅光敏三極管的相對光譜特性曲線如右圖所示：在可見光區(qū)和近紅外光區(qū)附件有較好的光譜靈敏度；光電三極管的光譜響應特性主要取決于其半導體材料的光譜響應特性；但其靈敏度（增益值）主要受個體光電管的hFE影響（光電二極管不同）。實驗原理光敏三極管溫度特性光敏三極管的相對光響應靈敏度與溫度對應曲線如圖所示：由于光電三極管的hFE受環(huán)境溫度的影響較大，所以光電三極管的靈敏度也會隨環(huán)境溫度變化而出現(xiàn)較大的變化；故與光電二極管相比，光電三極管對溫度變化更為敏感。實驗內(nèi)容1、判斷光敏三極管極性方法：

用萬用表20K電阻檔，黑表棒接發(fā)射極E，紅表棒接集電極C，無光照時顯示∞，光照增強時電阻迅速減小至1-2K歐姆；

若將紅表棒接發(fā)射極，黑表棒接集電極，則不論光照變化與否萬用表始終顯示∞。實驗內(nèi)容2、伏安特性測量

按圖連接好實驗線路，光源選用高亮度鹵素燈，負載電阻選用

100K歐姆。

分別在弱、中、強三種光照度條件下，測出光敏三極管外加偏壓

UCE與其光電流IC之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。UCE=UCC

-UR；光電流

在三種照度下重復測量，將數(shù)據(jù)記錄至相應數(shù)據(jù)表格中，并繪制伏安特性曲線。2、伏安特性測量—電路連接2、伏安特性測量—數(shù)據(jù)記錄光敏二極管伏安特性測試數(shù)據(jù)表（照度：弱）電壓（伏）246810UR（伏）電阻（歐姆）光電流Ic電壓（伏）246810UR（伏）電阻（歐姆）光電流Ic光敏二極管伏安特性測試數(shù)據(jù)表（照度：中）電壓（伏）246810UR（伏）電阻（歐姆）光電流Ic光敏二極管伏安特性測試數(shù)據(jù)表（照度：強）實驗內(nèi)容3、光照特性測量

按圖連接好實驗線路，光源選用高亮度鹵素燈，負載電阻選用

100K歐姆。

調(diào)節(jié)光照從“弱—強”，測得不同

(15個)照度條件下，測出光敏三極管輸出光電流IC與入射光照度間

的數(shù)據(jù)關(guān)系。照度依然用UR來度

量。其中光電流

在三種偏壓下重復測量，將數(shù)據(jù)記錄至相應數(shù)據(jù)表格中，并繪制光照特性曲線。3、光照特性測量—數(shù)據(jù)記錄光敏二極管光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓：2V

）光敏二極管光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓：6V）光敏二極管光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓：10V）照度UR（伏）光電流照度UR（伏）光電流照度UR（伏）光電流實驗內(nèi)容4、光敏管的應用——光控電路

右圖為一無光照射時切斷電路，有光照射時接通電路的亮通型光電控制電路。

當有光照時，光電二/三極管導通，處理電路中的晶體管T(9013)基極電壓升高，T導通，給集電極負載的LED供電，電

流流過LED，使其發(fā)光。4、光敏管的應用——光控電路連接光敏三極管單元實驗內(nèi)容4、光敏管的應用——實驗步驟

將光敏二極管接入“光敏三極管單元”的“傳感器入”，“發(fā)光管”端口與發(fā)光二極管相接，輸出端Vo接數(shù)字電壓／頻率表20V檔。

開啟儀器電源，調(diào)節(jié)“增益”電位器，使其在光源的照射下