实验22 APD光电二极管特性测
光电检测实验报告光电二极管
光电检测实验报告光电二极管实验名称：光电检测实验实验目的：1.了解光电二极管的基本原理和工作原理；2.掌握光电二极管的基本特性和性能参数；3.学习使用光电二极管进行光电检测实验。
实验设备：1.光电二极管；2.光源；3.数字万用表。
实验原理：光电二极管是一种将光信号转换成电信号的光电器件。
它是由P型半导体和N型半导体构成的二极管，光照射在PN结处时，光子能量被吸收，激发了电子-空穴对的产生，从而形成漂移电流，这个电流被称为光电流。
实验步骤：1.将光电二极管连接到数字万用表的电流测量档位上，确保电路接线正确；2.打开光源，调整光源距离光电二极管的位置，使其照射光强适中；3.使用数字万用表测量并记录光电二极管的光电流；4.调整光源的亮度，观察光电流的变化；5.分别在不同光照强度条件下，测量光电二极管的电流值；6.将实验数据整理并分析。
实验结果：在实验过程中，我们测量并记录了不同光照强度下光电二极管的电流值。
实验结果显示，光电二极管的光电流与光照强度呈线性关系。
随着光照强度的增加，光电流也随之增加。
在光照强度较弱的条件下，光电流较小；而在光照强度较强的条件下，光电流较大。
实验分析：通过实验结果可以看出，光电二极管的工作原理是光照射到PN结处，激发了电子-空穴对的生成。
光照强度越大，激发的电子-空穴对数量越多，产生的光电流也越大。
因此，光电二极管可以用来检测光的亮度和强度。
实验中我们还发现，在光照强度较弱的条件下，光电流的变化不太敏感。
而在光照强度较强的条件下，光电流的变化更为明显。
这是由于光电二极管的饱和现象导致的。
当光照强度较强时，光电二极管已经饱和，其光电流不再呈线性增加。
实验总结：通过本次光电检测实验，我们对光电二极管的原理和工作原理有了更深入的理解。
光电二极管可用于测量光的强度和亮度，并且其光电流与光照强度呈线性关系。
然而在光照强度较强的条件下，光电流的变化不再呈线性增加，而是受到饱和现象的影响。
(整理)APD光电二极管综合实验.
APD光电二极管综合实验仪GCAPD-B实验指导书(V1.0)武汉光驰科技有限公司WUHAN GUANGCHI TECHNOLOGY CO.,LTD目录第一章 APD光电二极管综合实验仪说明 ................ - 3 -1、电子电路部分结构分布......................... - 3 -2、光通路组件 .................................. - 4 - 第二章 APD光电二极管特性测试.................... - 5 -1、APD光电二极管暗电流测试..................... - 7 -2、APD光电二极管光电流测试..................... - 8 -3、APD光电二极管伏安特性....................... - 8 -4、APD光电二极管雪崩电压测试 ................... - 9 -5、APD光电二极管光照特性....................... - 9 -6、APD光电二极管时间响应特性测试 .............. - 10 -7、APD光电二极管光谱特性测试 .................. - 10 -第一章 APD光电二极管综合实验仪说明一、产品介绍雪崩光电二极管的特点是高速响应性和放大功能。
雪崩光电二极管(APD)的基片材料可采用硅和锗等材料。
其结构是在n型基片上制作p层，然后在配置上p+层。
一般上部的电极制作成环状，这是考虑到能获得稳定的“雪崩”效应。
外来的光线通过薄的p+层，然后被p层吸收，从而产生了电子和空穴。
由于在p层上存在着105V/cm的电场，因此位于价带的电子被冲击离子化后，产生雪崩倍增效应，电子和空穴不断产生。
这种元件可以用作0.8m范围的光纤通信的受光装置和光磁盘的受光期间还，能够有效地处理微弱光线的问题，当量子效率为68%以上时，可得到大于300MH z的高速响应。
实验2-2光电二极管光电特性测试
实验2-2 光电二极管光电特性测试实验目的1、了解光电二极管的工作原理和使用方法；2、掌握光电二极管的光照度特性及其测试方法。
实验内容1、暗电流测试；2、当光电二极管的偏置电压一定时，光电二极管的输出光电流与入射光的照度的关系测量。
实验仪器1、光电探测原理实验箱1台2、连接导线若干实验原理1、光电二极管结构原理光电二极管的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比有很多共同之处，它们都有一个PN结，因此均属于单向导电性的非线性元件。
但光电二极管作为一种光电器件，也有它特殊的地方。
例如，光电二极管管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照；光电二极管PN结势垒区很薄，光生载流子的产生主要在PN 结两边的扩散区，光电流主要来自扩散电流而不是漂移电流；又如，为了获得尽可能大的光电流，PN结面积比普通二极管要大的多，而且通常都以扩散层作为受光面，因此，受光面上的电极做的很小。
为了提高光电转换能力，PN结的深度较普通二极管浅。
图2-2.1为光电二极管外形图（a）、结构简图（b）、符号（c）和等效电路图（d）。
光电二极管在电路中一般是处于反向工作状态（见图2-2.2，图中E为反向偏置电压），在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小（一般小于0.1微安），这个反向电流称为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，称为光生载流子。
它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。
光的照度越大，光电流越大。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号。
因此光电二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态随着光电子技术的发展，光信号在探测灵敏度、光谱响应范围及频率特性等方面的要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏探测器，如硅、锗光电二极管、PIN 光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等。
光电二极管目前多采用硅或锗制成，但锗器件暗电流温度系数远大于硅器件，工艺也不如硅器件成熟，虽然它的响应波长大于硅器件，但实际应用尚不及后者广泛。
光电二三极管特性测试实验报告
光敏二极管特性测试实验一、实验目的1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法；2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。
二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1、概述随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。
光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。
光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。
从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。
从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。
不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。
例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。
这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。
又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。
因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，广泛应用在光电传感器、光通信、光电测量和光谱分析等领域。
在物理实验技术中，测量和分析光电二极管的特性对于研究光电效应、了解器件性能以及优化实验设计都具有重要意义。
一、光电二极管原理和基本特性光电二极管的原理是基于光电效应，利用光照射在PN结上产生电子-空穴对，使得PN结两端产生电压。
其关键特性包括响应频率、光电流、暗电流、光电流增益等。
测量这些特性需要合适的实验装置和方法来获取准确的结果。
二、光电二极管特性的测量方法1. 频响特性测量频响特性测量是评估光电二极管对光信号变化的响应速度的重要方法。
常用的实验装置包括函数发生器、光源和示波器。
通过改变函数发生器输入的正弦光信号频率，测量光电二极管输出的电流或电压的变化，从而得到频响特性曲线。
这些曲线反映了光电二极管的截止频率、带宽和相移等信息。
2. 光电流和暗电流测量光电流和暗电流是衡量光电二极管敏感度的重要指标。
光电流指的是光照射下二极管产生的输出电流，可以通过连接电流表或电流放大器进行测量。
而暗电流是指在没有光照射的情况下，二极管自身产生的微弱电流。
暗电流直接影响光电二极管的信噪比和稳定性，需要特殊的实验装置和方法进行测量。
三、光电二极管特性分析测量得到的光电二极管特性数据可以通过分析得到有关器件性能的重要信息。
以下是几个典型的分析方法：1. 截止频率和带宽分析利用频响特性曲线可以确定光电二极管的截止频率和带宽。
截止频率是指光电二极管对信号频率的响应达到3dB衰减的频率，可以通过对频响特性进行插值计算得到。
带宽是指光电二极管在特定条件下能够传输信号的频率范围，可以根据频响特性曲线的满足条件进行判断。
2. 光电流增益分析光电流增益是指光电二极管单位光功率入射时输出电流的增益。
可以通过将测得的光电流与已知的入射光功率相除得到。
光电流增益反映了光电二极管对光信号的放大效果，是评估器件性能的重要指标。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.光电二极管特性参数的测量方法（1）光电流和光敏面积的测量：光电二极管的光敏面积决定了其对光信号的接收能力，而光电流是光电二极管对光源产生的电流响应。
测量光电流可通过将光电二极管接入电路中，通过测量电流表的读数来获得。
光敏面积可通过显微镜测量方法来获得。
（2）响应时间的测量：光电二极管的响应时间是指其由光敏变化到电流输出的时间。
可以使用短脉冲光源和示波器来测量光电二极管的响应时间，记录光电流的变化曲线，从而得到响应时间。
（3）量子效率的测量：量子效率是指光束的能量能被光电二极管转换成电流的比例。
测量量子效率常采用比较法，即将待测光电二极管与一个标准光电二极管一起放入相同的光源中进行测量，通过比较两者输出的电流，计算出待测光电二极管的量子效率。
2.光电二极管特性参数的原理应用（1）光电二极管的灵敏度控制：测量光电流和光电二极管参数可以了解光电二极管的灵敏度，从而控制其在光电转换中的应用。
例如，在光电二极管应用于光通信中，可以通过测量光电流来确定光信号的强弱，进而控制光电二极管的灵敏度。
（2）光电二极管的功率测量：通过测量光电二极管的输出电流和光敏面积，可以计算出入射光的功率。
这在激光器功率测量和光学器件测试中非常常见。
（3）光电二极管的频率响应特性：通过测量光电二极管的响应时间，可以评估其对高频光信号的响应能力。
这在通信和雷达系统中具有重要应用，可以保证信号的准确传输和检测。
（4）光电二极管的光谱响应特性：测量光电二极管的光谱响应可以评估其对不同波长光的接收能力。
这在光学测量和光谱分析等领域都有广泛应用。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用对于光电二极管的优化设计和应用具有重要意义。
通过测量光电流、光敏面积、响应时间、量子效率等参数，可以更好地了解光电二极管的特性，从而为光电转换和光信号检测提供基础支持。
同时，根据测量得到的参数，可以进一步控制光电二极管的灵敏度、测量光功率、评估频率响应和光谱响应等应用。
APD光电二极管特性测试实验
APD光电二极管特性测试实验APD光电二极管特性测试实验1，实验目的1，学习掌握APD光电二极管的工作原理2，学习掌握APD光电二极管的基本特性3，掌握APD光电二极管特性测试方法4，了解APD光电二极管的基本应用2，实验内容有1，APD光电二极管暗电流测试实验2，APD光电二极管光电流测试实验3，APD光电二极管伏安特性测试实验4，APD光电二极管雪崩电压测试实验5、APD光电二极管光电特性测试实验6、APD光电二极管时间响应特性测试实验7、APD光电二极管光谱特性测试实验3、实验仪器1、光电检测综合实验仪器12、光路组件1组3、测光表1组4、1组5和2#重叠插头对(红色，50厘米)和10组6和2#重叠插头对(黑色，50厘米)10根7相电力电缆，1根8相电源线，1本9实验说明书，1台4示波器，雪崩光电二极管APD—雪崩光电二极管是一种具有内部增益的光电探测器，可用于探测微弱的光信号并获得较大的输出光电流。
雪崩光电二极管的内部增益基于碰撞电离效应。
当高反向偏置电压施加到PN结时，5耗尽层中的电场非常强，并且光生载流子在通过时将被电场加速。
当电场强度足够高(约3x10v/cm)时，光生载流子获得大量动能。
它们与半导体晶格高速碰撞，电离晶体中的原子，从而激发新的电子-空穴对。
这种现象被称为碰撞电离碰撞电离产生的电子-空穴对也在强电场的作用下加速，并重复前面的过程。
由于多次碰撞电离，载流子迅速增加，电流迅速增加。
这一物理过程被称为雪崩倍增效应。
++图6-1是APD的结构与电极接触的外侧的P区和N区被重掺杂，分别由P和N+表示；在I区和n区的中间是另一层宽度较窄的p区APD在大的反向偏置下工作。
当反向偏置电压增加到++到一定值时，耗尽层从N-P结区延伸到P区，包括中间P层区和I+区图4的结构是直通APD结构从图中可以看出，电场分布在区域一相对较弱，但在区域N-P++相对较强。
碰撞电离区，即雪崩区，位于n-p区虽然I区的电场比N-P区低得多，但也足够高，达到4(最高2×10V/cm)，从而保证载流子达到饱和漂移速度。
光电检测实验报告光电二极管
光电检测实验报告光电二极管
与实验报告有关
一、实验目的
本实验旨在探究光电二极管的基本特性，了解不同参数对光电二极管
的作用原理。
二、实验原理
光电二极管是一种特殊的半导体器件，由一个P半导体和一个N半导
体组成。
其结构类似于普通的二极管，它是由一块金属片和一块硅片组成的。
金属片在表面覆盖着一层半导体材料层，而硅片则覆盖着一层P沟槽，形成一个PN结构，这就是光电二极管的基本结构。
当光电二极管接受到
外部光照时，在P层和N层之间就会产生电子-空穴对，并促使电子向N
层移动，从而在P层和N层之间构成一个电流，也就是由光引起的电流。
三、实验设备
1、光源：LED灯泡；
2、示波器：用于测量光电二极管的输出电流与电压；
3、电源：用于给光电二极管提供电势；
4、电阻：用于限制光电二极管的输出电流；
5、光电二极管：本次实验使用的是JH-PJN22；
6、多用表：用于测量电流、电压。
四、实验步骤
1、用多用表测量光电二极管JH-PJN22的参数，测量其正向电压和正向电流与LED照射强度的关系；
2、设置由电源、电阻和光电二极管组成的电路，并使用示波器测量输出电流和电压；。
实验一 发光二极管特性测试实验
发光二极管特性测试实验一、实验背景介绍（一）发光二极管的工作原理发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED （light-emitting diode）。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
其工作原理图如下：（二）发光二极管的特性参数IF 值通常为20mA被设为一个测试条件和常亮时的一个标准电流，设定不同的值用以测试二极管的各项性能参数，具体见特性曲线图。
IF 特性：1. 以正常的寿命讨论，通常标准IF 值设为20 －30mA，瞬间（20ms ）可增至100mA。
2. IF 增大时LAMP 的颜色、亮度、VF 特性及工作温度均会受到影响，它是正常工作时的一个先决条件，IF 值增大：寿命缩短、VF 值增大、波长偏低、温度上升、亮度增大、角度不变，与相关参数间的关系见曲线图；1.VR （LAMP 的反向崩溃电压）由于LAMP 是二极管具有单向导电特性，反向通电时反向电流为0 ，而反向电压高到一定程度时会把二极管击穿，刚好能把二极管击穿的电压称为反向崩溃电压，可以用“VR ”来表示。
VR 特性：1. VR 是衡量P/N 结反向耐压特性，当然VR 赿高赿好；2. VR 值较低在电路中使用时经常会有反向脉冲电流经过，容易击穿变坏；3. VR 又通常被设定一定的安全值来测试反向电流（IF 值），一般设为5V ；4. 红、黄、黄绿等四元晶片反向电压可做到20 －40V ，蓝、纯绿、紫色等晶片反向电压只能做到5V 以上。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.响应时间的测量及原理应用：响应时间是光电二极管从接收到光信号到输出电流达到稳定状态所需的时间。
测量方法主要有脉冲法、步跳法和正弦法等。
脉冲法是通过给光电二极管加一个短脉冲光源，测量输出电流的上升时间和下降时间来确定响应时间。
步跳法是在连续光源作用下，逐步提高或降低光照强度，测量输出电流变化的时间来确定响应时间。
正弦法是通过给光电二极管加一个正弦光源，测量输出电流波形来确定响应时间。
响应时间的测量和研究可以用于优化光电二极管的响应速度，对于高速光通信和光测量等领域有重要应用。
2.光电流的测量及原理应用：光电流是光电二极管接收到光信号后产生的电流，可以通过电流表或电压表来测量。
测量时需要将光电二极管连接到电流表或电压表上，并将光源照射到光电二极管上。
光电流的大小和光源强度呈正比关系。
光电流的测量和研究可以用于光敏元件的特性评估和应用，比如光电转换器、光电探测器、光电放大器等。
3.光谱响应的测量及原理应用：光谱响应是指光电二极管在不同波长的光照下的响应情况。
测量光谱响应可以使用光谱仪或滤光片。
通过调节光源的波长和光强，测量光电二极管输出电流的变化，可以得到光谱响应曲线。
光谱响应的测量和研究可以用于分析光电二极管的光谱特性，优化光电二极管在不同波长范围内的应用，比如光通信、光谱分析等。
4.光敏度的测量及原理应用：光敏度是指光电二极管在单位光功率照射下产生的电流或电压。
光敏度的测量可以通过测量光电流和光功率来计算得到。
测量时，将光电二极管连接到电流表或电压表上，然后将光源照射到光电二极管上，测量输出电流和光功率，通过计算可以得到光敏度。
光敏度的测量和研究可以用于评估光电二极管的敏感程度和应用范围，比如光电转换器、光电探测器等。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用是了解和评价光电二极管性能的重要手段，对于光电器件的研究和应用具有重要意义。
通过测量和研究光电二极管的响应时间、光电流、光谱响应和光敏度等参数，可以优化光电二极管的性能和应用范围，推动光电技术的发展。
光电二极管实验报告
光电二极管摘要：光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。
但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。
通过实验的方法测量出光电二极管的主要的特性和技术参数，最高反向工作电压、暗电流、光电流、光谱特性等。
分析其特性及技术参数。
关键词：光电二极管特性技术参数分析一光电二极管的工作原理：光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。
它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN 结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光电二极管是在反向电压作用之下工作的。
没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。
当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。
这种特性称为“光电导”。
光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。
光电二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。
光电三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。
光电三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。
同光电二极管一样，光电三极管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射。
二光电二极管的种类、特性与用途：1 PN型特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。
用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。
光电探测之光电二极管特性测试
光照度（Lx）
0
光生电流
（μA）
100
300
500
700
900
（5）将“光照度调节”旋钮逆时针调节到最小值位置后关闭电源。 （6）将以上连接的电路中改为如下图 2-4 连接（即 0 偏压） （7）打开电源，顺时针调节光照度旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的 光生电流值，填入下表。若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为合适的 量程再测试。
3. 光电二极管光照特性 实验装置原理框图如图 2-3 所示。 （1）组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑 为负极），将光源调制单元 J2 与光通路组件光源接口用彩排数据线相连。 （2）将单刀双掷开关 S2 拨到“静态”，通过左右切换按钮，将光源颜色切换为白色。 （3）按图 2-3 所示的电路连接电路图，直流电源选择 0-15V 可调电源，负载 RL 选择 RL6=1K 欧。 （4）将“光照度调节”旋钮逆时针调至最小值。打开电源，调节 0-15V 可调电源电位 器，直到显示值为 8V 左右，顺时针调节该旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应 的光生电流值，填入下表。若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为合适 的量程再测试。
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
图 2-7 基准探测器的光谱响应曲线 （1）组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为 负极），将光源调制单元 J2 与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）将将单刀双掷开关 S2 拨到“静态”，将光照度调至最小。 （3）将 0-15V 可调电源正负极直接与电压表相连，打开电源，调节电源电位器至电压表 为 10V，关闭电源。 （4）按如图 2-8 连接电路图，RL 取 RL=100K 欧。
APD光电二极管特性(精)
APD光电二极管特性
教学环境
多媒体机房
教学
内容
1.APD光电二极管一般性能
2.倍增因子
3.过剩噪声因子
教学
目标
1．了解PIN光电二极管一般性能
2．了解掌握查看APD光电二极管的参数表，并根据参数表选型。
教学
方法
讲授、讨论、总结
教学
过程
讲授：
1.APD光电二极管一般性能
倍。现有的APD的g值已达几十甚至上百，随反向偏压、波长和温度变化
3.过剩噪声因子
过剩噪声因子F是由于雪崩效应的随机性引起噪声增加的倍数。附加噪声指数与器件所用的材料和工艺相关，并例举了硅、锗和铟镓砷几种材料的附加噪声指数。
小结：
课堂总结
例举Si材料和InGaAs材料的雪崩光电二极管的参数表格，APD光电二极管的参数
包括光谱响应范围、峰值波长、灵敏度、量子效率、击穿电压、击穿电压温度系数、暗电流、截止波长、结电容、附加噪声指数和增益等。以及两者的特点和应用场合。
2.倍增因子
倍增因子是APD输出光电流和一次光生电流的比值，APD的响应度比PIN增加了g
光电二极管实验报告
光电二极管实验报告一、实验目的1.了解光电二极管的基本原理和结构。
2.掌握光电二极管的特性曲线的测量方法。
3.研究光电二极管的灵敏度随入射光强度的变化规律。
二、实验原理光电二极管是利用光电效应产生的电流来转换光能为电能的器件。
在光照射下，光电二极管会产生光电效应，使阳极与阴极之间的电荷发生流动，产生电压差或电流。
光电二极管的主要特点有频率响应宽、噪声小、灵敏度高等。
根据光电效应的原理，光电二极管的电流与入射光的强度成正比关系，即光电流I和入射光的强度I0满足I=kI0的关系，其中k为比例系数。
当入射光的光强度大到一定程度时，光线过多会使得光电二极管的电流饱和，此时I=I0。
三、实验器材1.光电二极管2.光源3.电流电压源4.电阻箱5.电压表6.光电二极管放大器四、实验步骤1.将电流电压源与电阻箱、光电二极管放大器连接，并接通电源。
2.将电压表正极和负极分别与光电二极管放大器的正极和负极连接并调节至合适的电压范围。
3.调节电流电压源的输出电流和电阻箱的电阻，控制光电二极管的入射光强度。
4.记录电压表的读数，得到光电二极管的电流值。
5.逐渐增加入射光的光强度，记录光电二极管的电流值。
6.使用以上数据绘制光电二极管特性曲线。
五、实验结果与分析通过实验，我们得到了光电二极管的特性曲线。
根据光电二极管的特性曲线，我们可以得到以下结论：1.光电流随着入射光强度的增加而线性增加，但在一定光强度范围后，光电流趋于稳定，不再增加，这是因为光电二极管已经饱和。
2.光电二极管的灵敏度随入射光强度的增加而增加，但在饱和后，灵敏度不再增加。
3.光电二极管的特性曲线可以用于测量入射光的强度。
六、实验总结通过本次实验，我对光电二极管的基本结构和原理有了更深入的了解，并通过实际操作掌握了光电二极管特性曲线的测量方法。
实验结果证实了光电二极管的工作原理和特性，同时也加深了我对光电效应的理解。
在实验过程中，我发现了一些问题，如光电二极管的灵敏度与入射光强度的关系并不是简单的线性关系，这可能与光电二极管内部电路的复杂性有关。
发光二极管电学特性测试实验报告
发光二极管电学特性测试实验报告
实验报告
一、实验目的
本实验的目的是测试发光二极管的电学特性以及分析其对电路的影响。
二、实验准备
1.发光二极管；
2.电源电压；
3.电阻；
4.基本电路板；
5.数字多用表；
6.锂电池。
三、实验原理
I=K(V-VD)
其中，I表示电流，V表示电压，K表示发光二极管的电流系数，VD
表示外界电压（饱和电压）。
四、实验步骤
1.在电路板上安装发光二极管、电阻和电源；
2.将电源供应电压调到所需电压；
3.测量发光二极管的电流和电压值，并用曲线图记录下来；
4.重复步骤2-3，更改电压的大小，并重复上述步骤，以获得发光二极管不同电压下的电流和电压值；
5.重复步骤2-4，使用不同的锂电池，来获得发光二极管不同电压下的电流和电压值；
6.画出电压-电流特性曲线图，计算发光二极管的饱和电压。
五、实验结果。
光电二极管特性参数的测量及原理应用(精)
工作总结实验报告 / / 光电池/光敏电阻/光电二极管特性参数的测量指导人：朱小姐实验类型：工作检验及年终总结实验地点：搏盛科技光电子半导体实验室实验目的：销售技能的考察，产品及相关知识的了解情况，年终总结实验日期：2011 年 12 月 26 日姓名：陈帅职位：销售工程师手机号：159******** Email: chenshuaisz1688@ 概述光电效应是指入射光子与探测器材料中的束缚电子发生相互作用，使束缚电子变成为自由电子的效应。
光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。
入射光子引起探测器材料表面发射电子的效应称为外光电效应。
入射光子激发的载流子（电子或空穴）仍保留在材料内部的效应称为内光电效应。
内光电效应器件有光电导探测器（例如光敏电阻）、光生伏特器件（光电池、光电二极管、光电三极管）。
实验内容测量三种内光电效应器件（光敏电阻、光电池、光电二极管）的特性参数。
注意事项 a 做实验请关灯，以达到良好的测量效果。
b 拆卸数据线时不要用力硬拽，拆不下来请转个角度拆。
c 请在自己的实验桌上做实验，不要到别的实验桌旁干扰同事做实验，更不要动他人的仪器。
d 请勿触摸光学镜片的表面。
e 测量时不要碰导线，否则数据不稳定。
更不能用力拉扯导线，导致接头脱落。
f 实验完毕关闭所有电源开关。
实验报告报告开头请填入姓名、职位、手机号、实验日期。
实验完成后，请将报告打印出来，在有实验数据、图表的页脚签名，然后交到朱小姐办公桌上。
Word 文件请以“实验报告+姓名”命名，发到朱小姐邮箱。
请在元旦节前完成。
签名: 第 1页光敏电阻的特性曲线测量一. 目的要求测量 CdS（硫化镉）光敏电阻的伏安特性和光照特性。
实验要求达到： 1、使用 Excel 或绘图软件 Origin 绘制出伏安特性特性曲线 2、绘制出光照特性曲线 3、理解光敏电阻的光电特性二. 实验原理某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为物质的光电导效应。
光电二极管特性测试
实验20 半导体光电二极管伏安特性的测定半导体光电二极管在光测技术、光纤通信、自动检测和自动控制等技术领域中应用十分广泛。
了解光电二极管结构、工作原理、伏安特性及其测量技术，是学习和掌握近代科学技术必不可少的基础知识。
熟悉光电二极管的基本性能和掌握它在光电转换技术中的正确使用方法可为今后在科研设计中使用半导体光电二极管打下一定基础． 【实验目的】了解光电二极管结构及工作原理 熟悉光电二极管的基本性能 学习光电二极管伏安特性的测量技术 了解光电二极管在光电转换技术中的正确使用方法 【实验仪器】：MOE--A 型光电二极管伏安特性测试仪 电阻箱 电阻 导线等 【实验原理】：1. 半导体光电二极管的结构及工作原理半导体光电二极管除与普通的半导体二极管一样，具有一个 p-n 结外，表现还在其管壳上有一个能让光照射入其光敏区的窗口。
与普通二极管不同，它经常图1 光电二极管的结构及工作方式工作在反向偏置电压状态（如图1a 所示）或无偏压状态（如图1b 所示）。
在反偏电压状态下，p-n 结的空间电荷区的势垒增高、宽度加大、结电阻增加、结电容减小，所有这些均有利于提高光电二极管的高频响应性能。
无光照射时，反向偏置的p-n 结只有很小的反向漏电流，称为暗电流。
当有光子能量大于p-n 结半导体材料的带隙宽度Eg 的光波照射到光电二极管的管芯时，p-n 结各区域中的价电子吸收光能后将挣脱价键的束缚而成为自由电子，与此同时也产生一个自由空穴，这些由光照产生的自由电子空穴对统称为光生载流子。
在远离空间电荷区（亦称耗尽区）的p 区和n 区内，电场强度很弱，光生载流子只有扩散运动，它们在向空间电荷区扩散的途中因复合而被消失掉，故不能形成光电流。
形成光电流的主要靠空间电荷区的光生载流子，因为在空间电荷区内电场很强，在此强电场作用下，光生自由电子空穴对将以很高的速度分别向n 区和p 区运动，并很快越过这些区域到达电极沿外电路闭合形成光电流，光电流的方向是从二极管的负极流向它的正极，并且在无偏压短路的情况下与入射的光功率成正比，因此在光电二极管的p-n 结中，增加空间电荷区的宽度对提高光电转换效率有着密切关系。
光电二极管特性测量
光电二极管特性测量一、引言市场上的光电二极管被广泛应用于各种光学、通信以及工业领域。
为了确保光电二极管在电路中的正常工作，需要对其特性进行准确的测量和分析。
本文旨在介绍光电二极管的基本原理以及特性测量的方法。
二、光电二极管基本原理光电二极管也称为光敏二极管，是一种能将光信号转换为电信号的半导体器件。
其工作原理是基于光生电流效应，当光线照射到PN结上时，产生光生载流子，进而形成电流。
三、特性测量方法1. 器件准备在进行光电二极管特性测量之前，需要做好器件的准备工作，包括选择合适的测量仪器和配套电路，确保测量环境的稳定性等。
2. 静态特性测量静态特性测量是指在恒定光照条件下，测量光电二极管的伏安特性曲线。
通过改变外加电压，记录光电二极管的电流与电压之间的关系，以评估器件的导通特性。
3. 动态特性测量动态特性测量是指对光电二极管在不同光强下的响应时间进行测量。
通过施加短脉冲光信号，记录器件的响应时间，评估其动态性能。
4. 光谱特性测量光电二极管的光谱特性是指器件对不同波长光信号的响应能力。
通过改变入射光的波长，记录器件的光电流值，得到光电二极管的光谱响应曲线。
四、结论光电二极管特性测量是评估器件性能的重要手段，通过对其静态、动态和光谱特性的测量，可以全面了解光电二极管在实际应用中的表现。
研究人员和工程师可以根据测量结果对器件进行优化，提高其性能和稳定性，推动光电子技术的发展。
参考文献[1] XXX. (Year). Title. Journal, Pages.[2] XXX. (Year). Title. Journal, Pages.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验22 APD光电二极管特性测试一、实验目的1、掌握APD光电二极管的工作原理2、掌握APD光电二极管的基本特性3、掌握APD光电二极管基本特性测试方法二、实验内容1、APD光电二极管暗电流测试实验2、APD光电二极管光电流测试实验3、APD光电二极管伏安特性测试实验4、APD光电二极管雪崩电压测试实验5、APD光电二极管光电特性测试实验6、APD光电二极管时间响应特性测试实验7、APD光电二极管光谱特性测试实验三、APD工作原理雪崩光电二极管APD—Avalanche Photodiode是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。
雪崩光电二极管能够获得内部增益是基于碰撞电离效应。
当PN结上加高的反偏压时，耗尽层的电场很强，光生载流子经过时就会被电场加速，当电场强度足够高(约3x105V／cm)时，光生载流子获得很大的动能，它们在高速运动中与半导体晶格碰撞，使晶体中的原子电离，从而激发出新的电子一空穴对，这种现象称为碰撞电离。
碰撞电离产生的电子一空穴对在强电场作用下同样又被加速，重复前一过程，这样多次碰撞电离的结果使载流子迅速增加，电流也迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。
图1为APD的一种结构。
外侧与电极接触的P区和N区都进行了重掺杂，分别以P+和N+表示；在I区和N+区中间是宽度较窄的另一层P区。
APD工作在大的反偏压下，当反偏压加大到某一值后，耗尽层从N+-P结区一直扩展(或称拉通)到P+区，包括了中间的P层区和I区。
图4的结构为拉通型APD的结构。
从图中可以看到，电场在I区分布较弱，而在N+-P区分布较强，碰撞电离区即雪崩区就在N+-P区。
尽管I区的电场比N+-P区低得多，但也足够高(可达2x104V／cm)，可以保证载流子达到饱和漂移速度。
当入射光照射时，由于雪崩区较窄，不能充分吸收光子，相当多的光子进入了I区。
I区很宽，可以充分吸收光子，提高光电转换效率。
我们把I区吸收光子产生的电子-空穴对称为初级电子-空穴对。
在电场的作用下，初级光生电子从I区向雪崩区漂移，并在雪崩区产生雪崩倍增；而所有的初级空穴则直接被P+层吸收。
在雪崩区通过碰撞电离产生的电子-空穴对称为二次电子-空穴对。
可见，I区仍然作为吸收光信号的区域并产生初级光生电子-空穴对，此外它还具有分离初级电子和空穴的作用，初级电子在N+-P区通过碰撞电离形成更多的电子-空穴对，从而实现对初级光电流的放大作用。
图1 APD的结构及电场分布碰撞电离产生的雪崩倍增过程本质上是统计性的，即为一个复杂的随机过程。
每一个初级光生电子-空穴对在什么位置产生，在什么位置发生碰撞电离，总共碰撞出多少二次电子一空穴对，这些都是随机的。
因此与PIN 光电二极管相比，APD的特性较为复杂。
APD的雪崩倍增因子M定义为M=I P/I P0式中：I P是APD的输出平均电流；I P0是平均初级光生电流。
从定义可见，倍增因子是APD的电流增益系数。
由于雪崩倍增过程是一个随机过程，因而倍增因子是在一个平均之上随机起伏的量，雪崩倍增因子M的定义应理解为统计平均倍增因子。
M随反偏压的增大而增大，随W的增加按指数增长。
APD的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声、热噪声和附加的倍增噪声。
倍增噪声是APD中的主要噪声。
倍增噪声的产生主要与两个过程有关，即光子被吸收产生初级电子-空穴对的随机性和在增益区产生二次电子-空穴对的随机性。
这两个过程都是不能准确测定的，因此APD倍增因子只能是一个统计平均的概念，表示为<M>，它是一个复杂的随机函数。
由于APD具有电流增益，所以APD的响应度比PIN的响应度大大提高，有R0=<M>(I P/P)=<M>(ηq／hf)量子效率只与初级光生载流子数目有关，不涉及倍增问题，故量子效率值总是小于1。
APD的线性工作范围没有PIN宽，它适宜于检测微弱光信号。
当光功率达到几uw以上时，输出电流和入射光功率之间的线性关系变坏，能够达到的最大倍增增益也降低了，即产生了饱和现象。
APD的这种非线性转换的原因与PIN类似，主要是器件上的偏压不能保持恒定。
由于偏压降低，使得雪崩区变窄，倍增因子随之下降，这种影响比PIN的情况更明显。
它使得数字信号脉冲幅度产生压缩，或使模拟信号产生波形畸变，因而应设法避免。
在低偏压下APD没有倍增效应。
当偏压升高时，产生倍增效应，输出信号电流增大。
当反偏压接近某一电压V B时，电流倍增最大，此时称APD被击穿，电压V B称作击穿电压。
如果反偏压进一步提高，则雪崩击穿电流使器件对光生载流子变的越来越不敏感。
因此APD的偏置电压接近击穿电压，一般在数十伏到数百伏。
须注意的是击穿电压并非是APD的破坏电压，撤去该电压后APD仍能正常工作。
APD的暗电流有初级暗电流和倍增后的暗电流之分，它随倍增因子的增加而增加；此外还有漏电流，漏电流没有经过倍增。
APD的响应速度主要取决于载流子完成倍增过程所需要的时间，载流子越过耗尽层所需的渡越时间以及二极管结电容和负载电阻的RC时间常数等因素。
而渡越时间的影响相对比较大，其余因素可通过改进结构设计使影响减至很小。
四、实验仪器及实验注意事项1、实验仪器1）光电探测综合实验仪 1个 2）光通路组件 1套 3）光照度计 1台 4）光敏电阻及封装组件 1套 5）2#迭插头对（红色，50cm ） 10根 6）2#迭插头对（黑色，50cm ） 10根 7）三相电源线 1根 8）实验指导书 1本2、实验注意事项：1）实验之前，请仔细阅读光电探测综合实验仪说明，弄清实验箱各部分的功能及拨位开关的意义； 2）当电压表和电流表显示为“1＿”是说明超过量程，应更换为合适量程； 3）连线之前保证电源关闭。
4）实验过程中，请勿同时拨开两种或两种以上的光源开关，这样会造成实验所测试的数据不准确。
五、实验内容及其步骤1、APD 光电二极管暗电流测试实验装置原理框图如图2所示图2 电路图（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。
（4）按图2所示的电路连接电路图，直流电源选择电源1,负载RL 选择RL6=1K 欧,电流表选择200uA 档. （5）打开电源开关，缓慢调节直流电源电位器, 测量偏压U 为0--150V ，间隔5V 时电流表的读数I,I 即为APD 光电二极管在U 偏压下的暗电流.(注:在测试暗电流时,应先将光电器件置于黑暗环境中30分钟以上,否则测试过程中电压表需一段时间后才可稳定)（6）实验完毕，直流电源调至最小,关闭电源，拆除所有连线。
（7）根据实验结果，作出APD 光电二极管偏压与暗电流特性曲线.2、APD 光电二极管光电流测试（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）按图6-2所示的电路连接电路图，直流电源选择电源1,负载RL选择RL6=1K欧,电流表选择200uA档.（4）打开电源，缓慢调节光照度调节电位器，直到光照为300lx（约为环境光照），缓慢调节直流电源电位器,直到微安表显示有读数有较大变化为止,记录此时电压表U和电流表的读数I.I即为APD光电二极管在U偏压下的光电流.（5）实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。
3、APD光电二极管伏安特性（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）按图2所示的电路连接电路图，直流电源选择电源1，负载RL选择RL6=1K欧。
（4）打开电源顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为200Lx，保持光照度不变，调节电源电压电位器，测量反向偏压为0--180V，间隔5V时的电流表读数。
(注:在测试过程中应缓慢调节电位器,待电压表和电流表稳定后读数)(6)根据上述实验结果，作出200lx光照度下的APD光电二极管伏安特性曲线.（注：由于APD雪崩光电二极管的个性差异，不同的APD光电二极管的雪崩电压有～50V差异，测试的数据也有很大差异，属正常现象）4、APD光电二极管雪崩电压测试（1）根据实验3伏安特性的测试方法,重复实验3的实验步骤, 分别测出光照度在100lx,300lx,500lx光照度时, 反向偏压为0--180V，间隔5V时的电流表读数。
(2)根据上述实验结果，在同一坐标轴下作出100Lx,300lx和500lx光照度下的APD光电二极管伏安特性曲线,并进行分析,找出光电二极管的雪崩电压.5、APD光电二极管光照特性（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）按图2所示的电路连接电路图，直流电源选择电源1，负载RL选择RL6=1K欧。
图2 电路图（4）将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。
打开电源，调节直流电源电位器，直到电压表的显示值略高于雪崩电压即可，保持电压不变,顺时针调节该旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的光生电流值，填入下表。
若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，应改为合适的量程再测试。
（5）根据上面表中实验数据，在坐标轴中作出APD光电二极管的光照特性曲线,并进行分析.（6）实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。
6、APD光电二极管时间响应特性测试（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“脉冲”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。