光电管伏安特性测试
光电三极管伏安特性曲线测试仪设计
光电三极管伏安特性测试仪1 项目的目的本项目仪器测试的对象主要NPN 型光电三极管管，基于LaVIEW 本系统能够在硬件设备以及连线不变的前提下，改变框图程序就可以实现各种光电二端元件特性曲线的绘制和参数测试。
为了使用方便，可把各个测试任务的子程序整合在一个主程序下，利用软件编程即可构成了一个多功能的测试仪器。
2光电三极管的输出特性曲线光电三极管输出特性指在一定的光照控制下，光电三极管集电极与发射极间的电压CE U 与电极电流ce I 之间的函数关系，即()const ƒ|ce CE E I U ==光电三极管的输出特性是一簇曲线，即对于每一个确定的光照度E ，都有一条曲线与之对应，如图1所示。
根据外加电压和光照的不同，光电三极管可工作于放大区、截止区、饱和区三个工作区。
图1光电三极管输出特性曲线参考测试电路图2，本设计依照传统三极管测试的方案，采用电压扫描的方法，基于LaVIEW的光电三极管输出特性的测试包含两帧顺序结构：先用数据采集卡产生线性电压信号扫描CE回路，该电压U即为X轴的变量，然后通过CE采集流过ELVIS平台的电流I，即得Y轴的电流变量。
将两个变量组合即可得ce到光电三极管的输出特性曲线。
3 光电三极管扫描测试原理本论文以测试3DU33型光电三极管参数为例，采用三极管测量最为简单的共射级接法，如图2所示。
根据要求用某一照度的光扫描基极回路，采取电压扫描的方法，用电压扫描集电极发射机回路，用PCI6251采集卡采集有关节点的电流，得到一组数据或者特性曲线，改变光照重复以上操作即可得到相关数据和特性曲线。
根据测试需要，把采集到的数据送到上位机，经LaVIEW软件通过编程进行处理和显示、存储等，得到光电三极管的特性曲线和相应数据。
图2测量电路表1 扫描照度推荐表4 采集卡设置根据测试要求，对PCI 6251数据采集卡的通道进行如下设置：（一）模拟输出通道的设置：AO0通道输出扫描电压信号；AO1通道输出模拟电压。
伏安特性曲线实验报告
伏安特性曲线实验报告实验测定光电管的伏安特性曲线实验项目性质：综合所属课程名称：光电检测技术实验计划学时：3一、实验目的1、了解实验装置的光电原理；2、掌握光电管的伏安特性；3、学会测定普朗克常数。
二、实验内容和要求通过普朗克常数测定的过程，帮助学生了解光的量子性，学习与光电效应相关的实验技术与方法，掌握光电管的伏安特性。
三、实验装置YGP-1型普朗克常量实验装置四、实验方法、步骤及测试结果1、街头卤钨灯电源，松开聚光器紧定螺丝，伸缩聚光镜筒，并适当转动横向调节纽，，使光束会聚到单色仪的入射狭缝上；2、将光电管前的挡光板置于挡光位置，转动波长读数鼓轮，观察通过出射缝到达挡光板的从红到紫的各种单色光斑，直到波长读数鼓轮转到零位置，挡光板上出现白光；3、通电预热20－30分钟后，调节测量放大器的零点位置；4、在可见光范围内选择一种波长输出，根据微安表指示，找到峰值，并设置适当的倍率按键。
调节电压调节按钮，改变光电管的遏止电压，从－1.3v起，缓慢调高外加直流电压，先主要观察一遍电流变化情况，记住使电流开始明显升高的电压值；5、针对各阶段电流变化情况，分别以不同的间隔施加遏止电压，读取对应的电流值。
在上一步观察到的电流起升点附近，要增加监测密度，以较小的间隔采集数据；陆续选择适当间隔的另外3～4种波长进行同样测量，列表记录数据；6、作出被测光电管在4～5种波长光照射下的伏安特性曲线，并从这些曲线找到和标出遏止电位；7、填入下表关系图，其结果与爱因斯坦光电方程是否符合；8、利用上述结果，并根据下式求出普朗克常数。
五、实验报告要求1）实验目的与要求2）实验方案3）实验结果和数据处理4）结论5）问题与讨论六、思考题1、单色仪调节时，可能发生零位偏差，如何修正；2、如何调节测量放大器的零点位置；3、在观察到的电流起升点附近，为什么要增加监测密度？。
实验四PIN光电二极管特性测试
实验四PIN 光电二极管特性测试一、实验目的1学习掌握PIN 光电二极管的工作原理 2、 学习掌握PIN 光电二极管的基本特性 3、 掌握PIN 光电二极管特性测试的方法 4、 了解PIN 光电二极管的基本应用 二、实验内容1 PIN 光电二极管暗电流测试实验 2、 P IN 光电二极管光电流测试实验 3、 P IN 光电二极管伏安特性测试实验 4、 P IN 光电二极管光电特性测试实验 5、 P IN 光电二极管时间响应特性测试实验 6、 P IN 光电二极管光谱特性测试实验 三、实验器材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、 P IN 光电二极管及封装组件 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 9、 示波器 1台四、实验原理光电探测器PIN 管的静态特性测量是指 PIN 光电二极管在无光照时的 P-N 结正负极、击 穿电压、暗电流Id 以及在有光照的情况下的输入光功率和输出电流的关系 （或者响应度），光谱响应特性的测量。
图5-1 PIN 光电二极管的结构和它在反向偏压下的电场分布 图5-1是PIN 光电二极管的结构和它在反向偏压下的电场分布。
在高掺杂P 型和N 型半导体之间生长一层本征半导体材料或低掺杂半导体材料，称为 I 层。
在半导体PN 结中，掺杂浓度和耗尽层宽度有如下关系：LP/LN=DN/DP~~rI11 N 1其中：DP和DN分别为P区和N区的掺杂浓度；LP和LN分别为P区和N区的耗尽层的宽度。
在PIN中，如对于P层和I层（低掺杂N型半导体）形成的PN结，由于I层近于本征半导体，有DN<<DPLP<<LN即在I层中形成很宽的耗尽层。
由于I层有较高的电阻，因此电压基本上降落在该区，使得耗尽层宽度W可以得到加宽，并且可以通过控制I层的厚度来改变。
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.。
测光电管的伏安特性 - 大学物理实验
标实验点
i1 310mA r1 5.00cm
+
B(18.00,16.00)
光电特性曲线
（光电特性曲 线需用最小二 乘法拟合）。
A(0.00,4.00)
0
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.0014.00 16.00 18.00 20.00
U (V)
光电管伏安特性曲线
四、实验内容
1 2 eU a mvmax 2
h eU a W
二、实验原理
（二）光电流与阴极表面光通量的关系 设光电管的阴极面积 为 S ，阴极与发光强度为 r 的点光源间的距离为， 由光度学理论可知，点光 源到达的光通量为
S i 2 r
验证了光电流与入射 光光通量的线性关系。
三、实验仪器
暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应 实验仪（包括稳压电源、可调稳压电源、位数子 电压表和电流表）。 暗匣
大学物理实验
光电管特性的研究
一、实验目的
1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。 2、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与 加在光电管两极间电压的关系。 3、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与 照在光电管阴极上光通量的关系。 重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握 光电效应的实验原理
难点：最小二乘法处理数据
二、实验原理
按照光子理论，光电 效应是光子与电子碰撞， 光子把全部能量（h ）传 给电子，电子获得的能量， 一部分用来克服金属表面 对它的束缚，另一部分成 为该电子（光电子）逸出 金属表面后的动能。根据 能量守恒有
1 2 h mvmax W 2
二、实验原理
（一）光电流与加速电压的关系 保持光源与光电管的 距离一定，如果阳极为高 电势，则电子将加速飞向 阳极，光电流随两极间的 加速电压改变而改变。
实验2-3光电二极管伏安特性测试
实验2-3 光电二极管伏安特性测试实验目的1、加深对光电二极管的工作原理的理解；2、进一步熟悉光电二极管的基本应用；3、理解光电二极管的伏安特性并掌握其测试方法。
实验内容在光照度下一定的情况下，光电二极管的伏安特性测试。
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光电二极管的基本特性： 光电二极管的输出光电流与偏压的关系称为伏安特性，如图2-3.1。
实验步骤实验装置原理框图如图3-3.2所示。
1、负载RL选择RL1=2.4K。
将“光电二极管偏置电压输入＋”端与电流表“＋”端用导线连接，电流表“－”端与RL1任一端连接，RL1另一端与“光电二极管偏置电压输入－”端相连，此时光电二极管偏压为零。
2、电流表档位调节至20μA档，“光照度调节“旋钮逆时针调节至最小值位置。
打开电源开关，顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为50Lx，记下此时电流表读数，填入表3.1。
关闭电源，拆掉电流表“－”端与RL1之间的连线。
3、电压表调到20V档，“幅度调节”旋钮逆时针调至最小值位置。
将“直流电源0-12V”端与RL1连接，将“直流电源另一端（接地端）与电流表“－”端连接。
再将电压表“＋”端与“直流电源0-12V”端相连，“直流电源”接地端与电压表“－”端相连。
4、打开电源开关，调节“幅度调节”旋钮，直至电压表显示为2.00V为止，记下光电二极管所加反向偏压为2V时电流表的读数，填入表3.1。
5、重复步骤4，分别记下反向偏压为4V、6V、8V和10V时的电流表读数，填入表2.3.1。
关闭电源。
6、作出50Lx照度下的光电二极管伏安特性曲线。
7、重复上述步骤。
分别测量光电二极管在100Lx、200Lx和300Lx照度下，不同偏压下的光生电流值，并分别作出伏安特性曲线。
比较四条伏安特性特性曲线有什么不同。
8、实验完毕，拆除所有连线。
将“幅度调节”和“光照度调节”旋钮都逆时针旋到底。
实验数据：（在实验报告后面）数据处理：作出50Lx照度下的光电二极管伏安特性曲线：作出100Lx照度下的光电二极管伏安特性曲线：作出200Lx照度下的光电二极管伏安特性曲线：心得体会：通过该实验加深了对光电二极管的工作原理的理解；进一步熟悉光电二极管的基本应用；理解了光电二极管的伏安特性并掌握其测试方法。
实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试
或
G
SA SK
•
暗电流
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，阳极电路里 仍然会出现输出电流，称为暗电流。引起暗电流的因素 有：热电子发射、场致发射、放射性同位素的核辐射、 光反馈、离子反馈和极间漏电等。
三、实验装置
实验装置如图3。
测试室 光源室
白炽灯 倍增管
检流计
倍增管电源
白炽灯电源
+1
如图4所示，
可以作鉴相 器使用。
-180°
-90°
90°
180°
φ
-1
图4 相关器输入为与参考信号同频的 方波时它的输出直流电压与两者 的相位差成线性关系
⑤ 等效噪声带宽
基波噪声带宽： f N 1
1 1 2 R0C0 2T
总等效噪声带宽：f N 1
2
8
f N 1
2
16T
四、实验仪器及装置
1.
2.
实验仪器：光电二极管、钨丝灯、调压变压器、照度 表、毫安表、直流稳压电源等。
实验装置如图4。
照度计
μA
直流稳压电源
光电探测器
调压变压器
图4
光电二极管光照特性测试装置
实 验 二 硅光电池负载特性的测试
一、实验目的
1. 掌握硅光电池的正确使用方法。 2. 了解光电池零负载，以及不同负载时光电流
1.43 f ( R1 R2 )C1
3端为输出端，R3是限流电阻，避免由于电流过大
而烧坏红外发光管D，其输出信号为方波，占空比 为
R1 。 R1 R2
② 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同，所采用的放大电路的形式也很 多。 如果负载电流较小，可采用晶体管作放大器，输出端 直接带负载（如图2）。 V
光电管伏安特性测试
• E=hυ-Ws,或1/2mV2=hυ-Ws
（1）
• 其中：h-普朗克常数公认值为6.62916×10-34J.scc
• υ-入射光的频率
• m-电子的质量
• V-光电子逸出金属表面时的初速度
• Ws-受电子照射的金属的逸出功（或功函数）
实验原理
• 在式（1）中，1/2mV2是没有受到电荷阻止，从金属中 逸出的电子的最大初动能。由（1）式可见，入射到金 属表面的光频率越高，逸出的电子最大初动能必然也 越大，正因为光电子具有很大初动能，所以即使阳极 不加电压也会有光电子落入而形成电流，甚至阳极相 对于阴极的电位低时也会有光电子落到阳极，直到阳 极电位低于某一个数值时，光电子都不能到达阳极， 光电流为零 。这个相对于阴极为负值的阳极电位Us被 称为光电效应的截止电位（或截止电压）。
实验原理
原理图
实验内容
一、测量准备 1.预热；2.调整距离；3.连线。
二、测量截止电压 1.选取“截止电压测试”并调零； 2.放置光阑、滤光片； 3.调节电压，观察电流变化，并记录电流为零时 的电压值，即截止电压； 4.更换滤光片，并记录相应的截止电压。
三、光电管伏安特性测试 1.选取并放置光阑、滤光片； 2.改变电压值，记录电压与相应的电流值。
1887年H.赫兹在验证电磁波存在时意外发现，一束光入射到金属表面，会有 电子从金属表面溢出，这个物理现象被称为光电效应。
1888年以后，W.哈耳瓦克斯，A.T.斯托列托夫.P.勒纳德等人对光电效应作了长 时间的研究，并总结出了光电效应的基本实验事实（1）光电发射率与光强成 正比；（2）光电效应存在一个阈频率（或称截止频率），当入射光的频率低 于某一阈值υ时，不论光的强度如何，都没有电子产生；（3）光电子的动能 与光强无关，但与入射的频率成正比；（4）光电效应是瞬时效应，一经光线 照射，立刻产生光电子，然而麦克斯韦的经典理论无法对上述实验事实作出 完整的解释。
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。
半导体光电二极管伏安特性的测定
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技术领域中应用十分广泛，因此在基础物理实验中让学生了解光电二极管结构及原理、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很有必要。
四川大学物理学院开发了“半导体光电二极管伏安特性测试仪”，并研制出与之配套使用的新型教学仪器——MOE-A 型光电二极管伏安特性测试仪。
光电二极管伏安特性测试仪。
现就半导体光电二极管的基本结构、工作原理、伏安特性及其应用技术等问题进行讨论：论： 一、结构及工作原理一、结构及工作原理半导体光电二极管与普通的半导体二极管一样，都具有一个pn 结，但光电二极管在外形结构方面有它自身的特点，这主要表现在光电二极管的管壳上有一个能让光照射入其光敏区的窗口，此外，与普通二极管不同，它经常工作在反向偏置电压状态（如图1a 所示）或无偏压状态（如1b 所示）。
在反偏电压状态下，pn 结的空间电荷区的势垒增高、宽度加大、结电阻增加、结电容减少，所有这些均有利于提高光电二极管的高频响应性能。
无光照时，反向偏置的pn 结只有很小的反向漏电流，称为暗电流。
当有光子能量大于pn 结半导体材料的带隙宽度Eg 的光照射到光电二极管的管芯时，pn 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 区运行，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pn 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。
实验十一光电管特性研究
实验十一光电管特性研究【实验目的】１．研究光电管的光电流与其极间电压的关系；研究光电流与光通量之间的关系；验证光电效应第一定律。
2。
掌握光电管的一些主要特性，学会正确使用光电管。
［实验仪器］暗匣一个（内装光电管及小灯）；光电效应实验仪一台,仪器内包括：２４V 稳压电源、12V稳压电源、3½位数字电压表和电流表，分别指示光电管电压、光源电流和光电流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻。
【仪器描述】ＧD－I型光电效应实验仪是一组成套仪器,包括暗箱一只,实验仪一台共两件.使用这套仪器可以进行光电效应的研究,测定光电管的伏安特性和光电特性。
仪器采用暗箱结构，关闭箱盖后，箱内即成为一个微型暗室，外界光线不能射入,作为点光源的灯泡装在活动支架上，并可在暗箱外调节，以改变灯泡到光电管的距离.有了暗箱,实验即可在明亮房间内进行，给实验操作增加了方便。
实验仪包括两路完全独立的稳压电源和一个高灵敏度的电流计。
实验仪面板如图1所示。
当面向仪器面板时,左侧24Ｖ稳压电源，并且内附电位器调压装置，在接线柱上可获得0~２４Ｖ连续可变的电压，该电压由电压表显示.右侧为1２Ｖ稳压电源并内附可变电阻电流调节装置，在接线柱上连接灯泡后可连续调节灯泡的发光度，电流值由电流表显示。
推荐的灯泡电流值为4０0~50０ｍＡ。
【仪器使用】按图2所示,用导线将实驻仪和暗箱连接起来.仪器的面板示意图如图1所示.实验仪上的红色接线柱为输出电压的正端，黑色为负端。
暗箱光电管的红色接线柱为光电管的阳极，黑色接线柱为光电管的阴极。
暗箱下端有一抽板，上有标尺，作光源用的小灯固定在抽扳上，抽板可抽出或推进,以改变光源与光电管之间的距离.实验仪上还有光电管的电压和光源电流可供调节,其电压和电流值由相应的数字表读出.具体实验步骤参阅实验讲义中的实验步骤部分。
【注意事项】l。
灯泡电流的稳定与否对实验结果影响很大,必须做到接触良好。
当发现光电流不稳定时，应首先检查灯泡插座及接线是否良好.2．高灵敏度电流计的测量范围为0-10µA，因电流计内放大器的动态范围的限制,在测量１0µＡ以上电流时会引起较大的误差。
APD光电二极管特性测试实验
APD光电二极管特性测试实验一、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二、实验内容1、A PD光电二极管暗电流测试实验2、A PD光电二极管光电流测试实验3、A PD光电二极管伏安特性测试实验4、A PD光电二极管雪崩电压测试实验5、A PD光电二极管光电特性测试实验6、A PD光电二极管时间响应特性测试实验7、A PD光电二极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电探测综合实验仪2、光通路组件3、光照度计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9、示波器1台四、实验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乂被加速，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6-1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\+区中间是宽度较窄的另一层P区。
APDJ：作在大的反偏压下，当反偏压加大到某一值后，耗尽层从\+-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\+-P区分布较强，碰撞电离区即雪崩区就在\+-P区。
实验2 光电探测之光电二极管特性测试(实验报告)
【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。
【数据记录与处理】
1. 整理表 2-3、表 2-4 中的实验数据，在同一坐标轴（纵轴为光照度 LUX、横轴为光生 电流 uA）中画出对应着不同偏压值的两条曲线。 2. 整理表 2-5、表 2-6、表 2-7 中的实验数据，在同一坐标轴（纵轴为光生电流 uA、横 轴为电压 V）中画出对应着不同光照度条件下的三条伏安特性曲线。
3/6
0
100
200
300
400
500
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700
800
900
1000
0
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300
400
500
600
700
800
900
1000
实验报告
（9）将以上连接的电路中改为如下图 2-4 连接（即 0 偏压） ，然后打开电源，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，填入表 2-4。 （注 意：若电流表或照度计显示为“1＿”时说明超出量程，下 实验装置原理框图如图 2-3 所示， 请首先确保实验仪的电源处于关闭的状态， 面的步骤建立电路连接并测试： （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）将电源模块中 0~15V 直流可调电源的“幅度调节”电位器逆时针拧到最左端，此 时输出电压应为 0V。 （3）将光源驱动模块中的“光照度调节”电位器逆时针拧到最左端，此时光照度值为 0LUX。 （4）按图 2-3 连接电路图，直流电源选择 0-15V 可调电源，RL 取 1K。 （5）确认电路连接无误后，将实验仪光源驱动部分的单刀双掷开关 S2 拨到“静态” ， 打开电源，缓慢调节光照度调节电位器，通过左右切换按钮，将光源颜色切换为白色。 （6）将实验仪光源驱动部分的“光照度调节”旋钮逆时针调至最小值 0LUX 的位置，调 节 0-15V 可调电源电位器，直到显示值为 8V 左右。 （7）继续调节实验仪光源驱动部分的“光照度调节”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，填入表 2-3。 （注意：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。 ） 表 2-3 偏压为 8V 条件下不同光照度下的光生电流值 光照度 （LUX） 光生电 流（uA） 表 2-4 偏压为 0V 条件下不同光照度下的光生电流值 光照度 （LUX） 光生电 流（uA） （8）将实验仪光源驱动部分的“光照度调节”旋钮逆时针调至最小值 0LUX 的位置后关 闭光源驱动及实验仪的电源。
二极管伏安特性和二极管动态测试
实验四
二极管伏安特性和二极管动态测试
二极管伏安特性
【实验目的】
1、验证二极管的伏安特性曲线，二极管的动态测试
2、学习从实验曲线获取相关信息的方法
【实验环境】
二极管、面包板、电位器、导线若干、万用表、电源
Multisiom软件、示波器
【实验过程】
1、检测万用表是否完好
2、画测量二极管伏安特性曲线电路图
2、在面包板上搭建电路图，调试电压为5V，用万用表测
量二极管两端的电压和电流，从而获得数据
3、转动电位器，读出下次电压电流数据并记录
*实验数据*
正向二极管数据
电压（V）电流（mA）
1 0.0
2 0.00
2 0.05 0.00
3 0.1 0.00
4 0.2 0.01
5 0.3 0.08
6 0.4 0.23
*二极管正向伏安特性曲线*
反向二极管数据： 电压（V ） 电流（mA ） 1 -1.0 0.001 2 -2.0 0.00 3
-3.0
0.00
7 0.5 0.39 8 0.55 0.64 9 0.6 1.06 10 0.65 2.71 11 0.68 4.68 12
0.7
7.2
因为电流几乎都是0，故省略了画图，就是X轴。
二极管动态测试电路图
电路图：
实验步骤：连接如下电路、调试示波器、观察波形图、得出数据结果
周期：3.680ms 峰峰值：2.86v 频率：280.5hz。
【实验结论】。
(整理)光电管特性的研究.
课题光电管特性的研究1．了解光电效应实验的基本规律和光的量子性；教学目的 2．测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系；3．测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
重难点 1．光电管的伏安特性和光电特性；2．最小二乘法处理数据。
教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。
学时 3个学时一、前言光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。
这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。
在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。
1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。
1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。
爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。
光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。
二、实验仪器暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应实验仪（包括24V稳压电源、12V可调稳压电源、13位数子电压表和电流表，分别指示光电管电压、光源电流和光电2流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻）。
三、实验原理金属或金属化合物在光的照射下有电子逸出的现象，称为光电效应，或称为光电发射。
产生光电发射的物体表面通常接电源负极，所以又称为光电阴极，光电阴极往往不由纯金属制成，而常用锑钯或银氧钯的复杂化合物制成，因为这些金属化合物阴极的电子逸出功远较纯金属小，这样就能在较小光照下得到较大的光电流。
把光电阴极和另一个金属电极－阳极仪器封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。
光电管在现代科学技术中如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等方面都有重要的应用。
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思考题
1、简述光电效应 2、使用不同的光阑孔 频率（f）和截止电
压（Vs）曲线有什么变化
1887年H.赫兹在验证电磁波存在时意外发现，一束光入射到金属表面，会有 电子从金属表面溢出，这个物理现象被称为光电效应。
1888年以后，W.哈耳瓦克斯，A.T.斯托列托夫.P.勒纳德等人对光电效应作了长 时间的研究，并总结出了光电效应的基本实验事实（1）光电发射率与光强成 正比；（2）光电效应存在一个阈频率（或称截止频率），当入射光的频率低 于某一阈值υ时，不论光的强度如何，都没有电子产生；（3）光电子的动能 与光强无关，但与入射的频率成正比；（4）光电效应是瞬时效应，一经光线 照射，立刻产生光电子，然而麦克斯韦的经典理论无法对上述实验事实作出 完整的解释。
实验原理
原理图
实验内容
一、测量准备 1.预热；2.调整距离；3.连线。
二、测量截止电压 1.选取“截止电压测试”并调零； 2.放置光阑、滤光片； 3.调节电压，观察电流变化，并记录电流为零时 的电压值，即截止电压； 4.更换滤光片，并记录相应的截止电压。
三、光电管伏安特性测试 1.选取并放置光阑、滤光片； 2.改变电压值，记录电压与相应的电流值。
A.爱因斯坦和R.A密立根都因光电效应等方面的贡献，分别于1921年 和1923年获得了诺贝尔奖金。
实验原理
• 爱因斯坦认为一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样 以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为υ的光以hυ为 能量单位（光量子）的形式一份一份地向外辐射。至于光电效应， 是具有能量为hυ的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把 它的全部能量交给这个电子造成的。如果电子脱离金属表面耗费 的能量为Ws 的话，则由光电效应打出速度V的电子的动能为
光电效应与普朗克常数
• 实验目的 • 实验原理 • 实验内容 • 思考题
实验目的
1、通过光电效应实验了解光的量子性。 2、测量光电管的弱电流特性，找出不同光
频率下的截止电压。 3、验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克
常数。
Байду номын сангаас
实验原理
量子论是近代物理的基础之一，而光电效应则可以给予量子论以直观鲜明的物理 解释，随着科学技术的发展，光电效应已广泛用于工农业生产、国防和许多 科技领域。普朗克常数公认值为h=6.62919×10-34JS，是自然界中一个很重要 的普适常数，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出，所以，进行光电 效应实验并通过实验求取普朗克常数有助于学生理解量子理论和更好地认识h 这个普适常数。
• E=hυ-Ws,或1/2mV2=hυ-Ws
（1）
• 其中：h-普朗克常数公认值为6.62916×10-34J.scc
• υ-入射光的频率
• m-电子的质量
• V-光电子逸出金属表面时的初速度
• Ws-受电子照射的金属的逸出功（或功函数）
实验原理
• 在式（1）中，1/2mV2是没有受到电荷阻止，从金属中 逸出的电子的最大初动能。由（1）式可见，入射到金 属表面的光频率越高，逸出的电子最大初动能必然也 越大，正因为光电子具有很大初动能，所以即使阳极 不加电压也会有光电子落入而形成电流，甚至阳极相 对于阴极的电位低时也会有光电子落到阳极，直到阳 极电位低于某一个数值时，光电子都不能到达阳极， 光电流为零 。这个相对于阴极为负值的阳极电位Us被 称为光电效应的截止电位（或截止电压）。
实验原理
1905年，.A.爱因斯坦大胆地把1900年M.普朗克在进行黑体辐射研究 过程中提出的辐射能量不连续观点应用于光辐射，提出“光量子” 概念，从而给光电效应以正确的理论解释。 对于爱因斯坦的假设，许多学者（诸如剑桥大学的A.体斯，普 林斯顿大学的Q.理查逊，K.T.康普顿等）都做了许多工作，企图 验证爱因斯坦的正确性。然而卓有成效的工作应该属于芝加哥大 学莱尔逊实验室研究的R.A.密立根，他从1905年爱因斯坦的论文 问世后即对光电效应开展全面的详尽的实验研究，经过十年艰苦 卓越的工作，1916年密里根发表了详细的论文，证实了爱因斯坦 方程的正确，并精确测出了普朗克常数h=6.56×10-27crg.scc.它 与M.普朗克按绝对黑体辐射律中的常数计算完全一致。
• 显然，此时有eUs-1/2mV2=0 • 代入（1）式即有eUs=hυ- Ws
（2） （3）
实验原理
由于金属材料的溢出功Ws是金属的固有属性，对于给定
的金属材料Ws是一定值，它与入射光的频率无关，令
Ws=hυ0 ，υ0为频率，即具有频率υ0的光子恰恰具有 溢出功Ws。而没有多余的动能，将（3）式改定为
Us=hυ/e-Ws/e=h(υ-υ0)/e
（4）
（4）式表明，截止电压Us是入射光频率υ的线性函数， 当入射光的频率υ=υ0时，截止电压Us=0时，没有光电 子释放出。上式的斜率k=h/e是一个正常数。
h=ek
（5）
可见，只要用实验方法作出不同频率下的Us-υ曲线，并求出本曲线 的斜率K，就可以通过（5）式求出普朗克常数h的数值，其中 e=1.60×10-19c是电子电荷量。