光敏电阻伏安特性光敏二极管光照特性
光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性
1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。
即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
（1）光电导效应若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应在无光照时，半导体PN结内部自建电场。
当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场E的作用，电子漂移到N区，空穴漂移到P区。
结果使N区带负电荷，P区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。
2、实验原理（1）光敏电阻利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
目前，光敏电阻应用的极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在我们日常生活中随处可见。
当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：（1）在（1）式中，e为电荷电量，为空穴浓度的改变量，为电子浓度的改变量，表示迁移率。
什么是光敏电阻的光谱特性
光敏电阻(photoresistor)是一种光电效应器件，它的特点就是随着入射光强度的变化而改变电阻值。
光敏电阻的光谱特性指的是其在不同波长的光线下对电阻值的变化情况。
一般来说，光敏电阻的电阻值随着入射光强度的增加而降低，而不同类型的光敏电阻对不同波长的光线敏感程度是不同的。
例如，CdS类型的光敏电阻对红外光线的敏感程度高于可见光线，而SiC类型的光敏电阻则对可见光线的敏感程度高于红外光线。
还有一类是红外光敏型电阻，它对波长在800 ~ 1100nm的红外光线有很高的敏感度.
因此，在选择和使用光敏电阻时，需要根据应用环境和需要测量的光线波长选择合适的类型。
光敏电阻基本特性及主要参数的测试
光敏电阻特性测试及分析南京理工大学紫金学院光电综合实验室光敏电阻主要参数及基本特性的测试一、工作原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。
光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。
当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。
入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）光敏电阻的主要参量有暗电阻，亮电阻、光谱范围、峰值波长和时间常量等。
基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等。
伏安特性是指在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压和光电流之间的关系。
光照特性是指在一定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通亮的关系。
根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：1．紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。
2．红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
3．可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。
二、实验目的1、学习掌握光敏电阻工作原理2、学习掌握光敏电阻的基本特性3、掌握光敏电阻特性测试的方法4、了解光敏电阻的基本应用三、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻测试实验（基本参数测试）2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流测试实验（基本参数测试）3、光敏电阻的光谱特性测试实验（特性测试）4、光敏电阻的伏安特性测试实验（特性测试）四、测试仪器的技术参数及结构原理1、仪器的测量精度：电压：0.01V电流：0.01mA2、光学参数偏振片口径：35mm3、导轨长度： 980mm4、结构原理：结构如图（一）所示，在导轨上安置四个磁力滑座，分别将光源、起偏器、减偏器、接收器插入滑座內。
光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性剖析
光敏传感器的光电特性研究(FB815型光敏传感器光电特性实验仪)凡是将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光照明度变化引起的非电量，如光强、光照度等；也可间接用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应，通常分为外光电效应和内光电效应两大类，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射现象，则称为外光电效应或光电子发射效应。
基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
另一种现象是电子并不逸出材料表面的，则称为是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应都是属于内光电效应。
好多半导体材料的很多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
因此也是属于内光电效应范畴，本实验所涉及的光敏电阻、光敏二极管等均是内光电效应传感器。
通过本设计性实验可以帮助学生了解光敏电阻、光敏二极管的光电传感特性及在某些领域中的应用。
【实验原理】1．光电效应：（1）光电导效应：当光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应：在无光照时，半导体PN结内部有自建电场。
当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
光敏二极管与光敏电阻有何相同点和不同点
光敏二极管与光敏电阻有何相同点和不同点
相同点二极管
光敏二极管和光敏电阻的不同点
1、功能不同
光敏电阻，是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能，而光敏二极管，是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。
2、材料不同
虽然有些时候两者用同样的材料如硅，砷化镓，但是光敏电阻的材料范围比光敏二极管的更广。
3、参数不同
光敏电阻，标称电阻值、使用环境温度（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等，而光敏二极管，最高工作电压，暗电流，光电流，光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。
4、结构不同
光敏电阻，只需要两个电极就行了，而光敏二极管，两个电极间要求能够形成一个PN结，而且为了加大导通电流，把一个电极的面积设计的很大，另一个相对很小。
(整理)光敏电阻简介
（1）光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电流暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。
此时在给定电压下流过的电流。
亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。
此时流过的电流。
光电流：亮电流与暗电流之差。
光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。
也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。
实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。
（2）光敏电阻的光照特性下图表示CdS光敏电阻的光照特性。
在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。
不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。
因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。
一般在自动控制系统中用作光电开关。
（3）光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。
从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。
因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。
（4）光敏电阻的伏安特性在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。
图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。
由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。
在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。
但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。
超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。
（5）光敏电阻的频率特性当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。
由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同，如图。
光敏电阻基本特性及主要参数的测试
光敏电阻基本特性及主要参数的测试光敏电阻是一种能够根据光照强度来改变电阻值的器件。
光敏电阻的基本特性：1.光敏电阻的电阻值与光照强度成反比，即当光照强度增加时，电阻值会减小。
2.光敏电阻的电阻值与光照频率无关，只与光照强度有关。
3.光敏电阻通常用于测量光照强度或控制光照器件。
光敏电阻的主要参数包括：1.光敏电阻的阻值范围：光敏电阻的阻值可以根据具体的应用要求来选择，常见的阻值范围从几十欧姆到几百兆欧姆不等。
2. 光敏电阻的灵敏度：光敏电阻的灵敏度是指光照强度每改变一个单位，电阻值相对应改变的比例。
一般用百分比或者ppt（百万分之一）来表示。
3.光阻电阻温度系数：光敏电阻的阻值会受到温度变化的影响，因此其温度系数也是重要的一个参数。
一般来说，光阻的温度系数越小越好。
4.响应时间：光敏电阻的响应时间是指器件由在一个光强度状态下的阻值到达指定变化的时间。
响应时间越短，器件对光照强度的变化越敏感。
光敏电阻的测试方法：光敏电阻的测试一般是通过测量其在不同光照条件下的电阻值来进行的。
以下是一种常见的测试方法：1.连接电路：将光敏电阻与一个恒流源并联，电源的电流通过光敏电阻产生电压。
可以使用数字电压表或万用表来测量电压值。
2.光照条件：控制一个灯光源，根据需要调节光照强度，在测试过程中保持光照条件稳定。
3.测试步骤：在不同的光照强度下，记录光敏电阻的电压值，并通过电流值计算出电阻值。
可以使用模拟信号发生器或变阻器来改变灯光源的亮度。
4.数据分析：根据测试得到的电阻值和对应的光照强度，可以绘制出光敏电阻的光阻特性曲线，以及灵敏度的变化。
总结：光敏电阻是一种能够根据光照强度改变电阻值的器件。
其主要参数包括阻值范围、灵敏度、温度系数和响应时间。
光敏电阻的测试可以通过测量其在不同光照条件下的电阻值来进行，并进行数据分析和曲线绘制。
这些测试可以帮助我们了解光敏电阻的特性和性能，进而应用于特定的光照控制或测量场景中。
光照越强 阻值越大的 光敏电阻
光敏电阻是一种能够根据光照强度改变阻值的电阻器件。
它广泛应用于光电传感器、光控开关、光调电路等领域。
光敏电阻的阻值与光照的强弱成正比，光照越强，阻值越大。
接下来将从光敏电阻的工作原理、结构、特性及应用方面进行详细介绍。
一、光敏电阻的工作原理光敏电阻是利用光照影响半导体材料的电阻来实现光控功能的元件。
在光照作用下，半导体材料的载流子浓度发生变化，从而导致了电阻值的变化。
当有光照射到光敏电阻上时，光子激发了半导体内的电子，使得半导体的导电性增加，电阻值减小；反之，当光照减弱或消失时，电阻值增大。
这种基于光照强度的阻值变化特性使得光敏电阻成为一种理想的光控元件。
二、光敏电阻的结构光敏电阻通常由敏感材料、支撑材料、封装材料等组成。
敏感材料常用的有硫化镉、硒化镉、硫化铅等。
这些敏感材料是一种半导体材料，它们在光照下会产生电子和空穴，并因此改变电阻值。
而支撑材料则起到了支撑和固定敏感材料的作用，同时也有助于散热和表面保护。
封装材料则主要用于封装保护光敏电阻，通常采用透光性较好的材料，以保证光照的正常作用。
三、光敏电阻的特性1. 光敏电阻的灵敏度高: 由于其阻值随光照强度变化，因此具有很高的灵敏度，可感应微弱的光信号。
2. 频率响应快: 光敏电阻可以快速响应光照变化，适用于一些需要即时控制的场合。
3. 工作波长范围广: 光敏电阻对光波长的响应范围较广，包括可见光和红外光等波段。
4. 工作温度范围广: 光敏电阻在较宽的温度范围内均可正常工作，适用性强。
四、光敏电阻的应用1. 光敏电阻在光电传感器中的应用: 光敏电阻可以作为光电传感器的核心元件，用于检测光线的强弱，实现光线的自动控制。
2. 光敏电阻在光控开关中的应用: 光敏电阻可以用于制作光控开关，可以根据光照强度的变化来控制开关的通断。
3. 光敏电阻在光调电路中的应用: 光敏电阻可以作为光调电路的核心元件，用于调节光源的亮度，实现光照的自动调节。
总结：光敏电阻作为一种能够根据光照强度改变阻值的电阻器件，具有灵敏度高、频率响应快、工作波长范围广、工作温度范围广等特点。
光敏电阻的物理特性
Ⅰ.光敏电阻的物理特性光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
Ⅱ.组成特性光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。
Ⅲ.作用光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。
光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。
设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。
Ⅳ.参数特性（1）光电流、亮电阻。
光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。
（2）暗电流、暗电阻。
光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。
外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。
（3）灵敏度。
灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。
（4）光谱响应。
光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。
若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。
（5）光照特性。
光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。
从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。
光电检测实验指导 - 部分
实验一 光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻，又称为光导管。
是一种均质的半导体光电器件,其结构如图1-1所示。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见。
当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ 在上式中，e 为电荷电量，p ∆为空穴浓度的改变量，n ∆为电子浓度的改变量，μ表示迁移率。
当两端加上电压U 后，光电流为：ph AI U dσ=⋅∆⋅ 式中A 为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。
在一定的光照度下，σ∆为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性则如图 1-3 所示。
不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在大多数的情况下，曲线的形状都与图1-3 类似。
由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作测量型的线性敏感元件 ，在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。
图 1-4 几种光敏电阻的光谱特性实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（做光照特性测试，由用户自备或选配）实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R 暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。
光电探测器特性测试实验
光电探测器特性测试实验光电探测器是一种将辐射能转换成电讯号的器件，是光电系统的核心组成部分，在光电系统中的作用是发现信号、测量信号，并为随后的应用提取某些必要的信息。
光电探测器的种类很多，新的器件也不断出现，按探测机理的物理效应可分为两大类：一类是利用各种光子效应的光子探测器，另一类是利用温度变化的热探测器。
1、光敏电阻光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管．它是基于半导体光电效应工作的。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时可加直流电压，也可以加交流电压。
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值(亮电阻)急剧减少，因此电路中电流迅速增加。
光敏电阻的暗电阻越大．而亮电阻越小．则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，这样的光敏电阻的灵敏度就高。
实际上，大多数光敏电阻的暗电阻往往超过1M欧，甚至高达100MΩ，而亮电阻即使在正常白昼条件下也可降到1kΩ以下，可见光敏电阻的灵敏度是相当高的。
频率特性：非平衡载流子的产生与复合都有一个时间过程，在一定程度上影响了光敏电阻对变化光照的响应。
光谱响应特性：由所用半导体材料的禁带宽度决定。
PbS2、 光敏二极管光敏二极管是一种光伏探测器，主要利用了PN 结的光伏效应。
对光伏探测器总的伏安特性可表达为s kT qV s s D I e I I I I --=-=)1(0式中I 中是流过探测器总电流，I so 二极管反向饱和电流，I s 是光照时的光电流，q 是电子电荷，V 是探测器两端电压，k 为玻耳兹曼常数，T 器件绝对温度。
当入射光的强度发生变化，通过光敏二极管的电流随之变化，于是在光敏二极管的二端电压也发生变化。
光照时导通，光不照时，处于截止状态，并且光电流和照度成线性关系。
光照特性：输出的饱和光电流与光照度之间的关系。
光谱特性：取决于所采用材料的禁带宽度，同事也与结构工艺有着密切的关系。
光敏电阻分类及首要特性参数
光敏电阻分类及首要特性参数光敏电阻分类一、按半导体资料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。
后者功用安稳，特性较好，故如今大都选用它。
二、依据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：1、紫外光敏电阻器：对紫外线较活络，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于勘探紫外线。
2、红外光敏电阻器：首要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、地舆勘探、非触摸丈量、人体病变勘探、红外光谱，红外通讯等国防、科学研讨和工农业出产中。
3、可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
首要用于各种光电操控体系，如光电主动开关门户，航标灯、路灯和别的照明体系的主动亮灭，主动给水和主动停水设备，机械上的主动维护设备和方位检查器，极薄零件的厚度检查器，照相机主动曝光设备，光电计数器，烟雾报警器，光电盯梢体系等方面。
光敏电阻首要特性（1）光电流、亮电阻。
光敏电阻器在必定的外加电压下，当有光照耀时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用100LX标明。
（2）暗电流、暗电阻。
光敏电阻在必定的外加电压下，当没有光照耀的时分，流过的电流称为暗电流。
外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用0LX标明。
（3）活络度。
活络度是指光敏电阻不受光照耀时的电阻值（暗电阻）与受光照耀时的电阻值（亮电阻）的相对改动值。
（4）光谱照料。
光谱照料又称光谱活络度，是指光敏电阻在纷歧样波长的单色光照耀下的活络度。
若将纷歧样波长下的活络度画成曲线，就能够得到光谱照料的曲线。
（5）光照特性。
光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而改动的特性。
从光敏电阻的光照特性曲线能够看出，跟着的光照强度的添加，光敏电阻的阻值开端活络下降。
若进一步增大光照强度，则电阻值改动减小，然后逐步趋向峻峭。
在大大都状况下，该特性为非线性。
（6）伏安特性曲线。
伏安特性曲线用来描绘光敏电阻的外加电压与光电流的联络，关于光敏器材来说，其光电流随外加电压的增大而增大。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究
7光电二极管和光敏电阻的特性研究光电二极管和光敏电阻是光电转换器件中常见的两种，可以将光信号转换为电信号，并且在不同的光照条件下表现出不同的特性。
本篇文章将深入研究这两种器件的特性。
光电二极管是一种将光能转化为电能的电子元件，其工作原理基于内照射效应，也就是当光线照射到PN结的一个极化面上时，光激发了电子从价带跃迁到导带，从而产生了电流。
光电二极管具有高灵敏度、快速响应、线性传输、宽动态范围等特点，广泛应用于光通信、测量和光功率控制等领域。
光电二极管的主要特性包括光电流、响应时间和谱响应特性。
其中，光电流是指当光照射到光电二极管上时，从结的外部产生的电流。
光电流与光强之间呈线性关系，即光强越大，光电流越大。
响应时间是指光电二极管从光刺激到输出电流达到稳定的时间，这个时间一般较短，可以达到纳秒甚至亚纳秒级别。
谱响应特性是指光电二极管对不同波长光的响应情况，它可以由光电二极管的材料特性和结构参数决定。
与光电二极管相比，光敏电阻是一种将光信号转化为电阻信号的器件。
光敏电阻的工作原理是光照射到其表面时，导致其电阻发生变化，光照强度越大，电阻值越小。
光敏电阻具有简单、成本低、响应时间短等优点，在光控制、光测量等领域有广泛应用。
光敏电阻的主要特性包括光敏电阻特性曲线、光敏电阻的光照饱和特性、响应时间和稳定性。
光敏电阻特性曲线是指光敏电阻的电阻值与入射光照强度之间的关系，一般为非线性特性。
光敏电阻的光照饱和特性是指当光照强度足够大时，光敏电阻的电阻值不再发生变化，达到饱和状态。
响应时间是指光敏电阻由无光状态切换到有光状态，并且电阻值达到稳定的时间，一般较短。
稳定性是指光敏电阻的电阻值在长时间使用过程中是否稳定，不发生明显的漂移。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择光电二极管或光敏电阻。
如果需要高灵敏度、快速响应和线性传输特性时，可以选择光电二极管；如果对成本、响应时间和简单性要求较高时，可以选择光敏电阻。
无论选择哪种器件，都需要根据具体的应用需求来设计和搭配其他电路元件。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究
7光电二极管和光敏电阻的特性研究光电二极管和光敏电阻是光电器件中常见的两种器件，它们都是利用光的能量来实现电信号的转换和控制。
光电二极管是一种半导体器件，具有良好的光电转换性能，可用于光电探测、数据传输、光通信等领域；而光敏电阻是一种变阻器，其电阻值随光照强度的变化而变化，可用于光照控制、光敏测量等应用。
本文将重点研究光电二极管和光敏电阻的特性及其在实际应用中的表现。
光电二极管是一种具有PN结构的半导体器件，具有双向导电性能。
当光线照射在PN结处时，会产生电子-空穴对，并在电场的作用下被分离导致电荷分布不平衡，从而产生光电效应。
光电二极管的工作原理可以用能带理论解释，当光子能量大于材料的能隙能量时，光子被吸收并激发电子-空穴对，导致电子移动形成电流。
光电二极管的电流与入射光的光强成正比关系，且具有快速响应速度和高灵敏度的特点。
在实际应用中，光电二极管常用于光电探测器、光通信系统和光电传感器等领域。
光敏电阻是一种可以随光照强度变化而改变电阻值的器件，属于光电阻类变阻器。
其基本结构为敏感电阻膜层、传导电极和绝缘层。
当光线照射到敏感电阻膜层上时，电子受激跃迁到导带形成导电通道，使电阻值减小；相反，如果光线减弱或关闭，电子不再受激跃迁，电阻值增大。
光敏电阻的变化规律遵循兰伯特-贝尔定律，即光照强度与电阻值呈线性关系。
在实际应用中，光敏电阻常用于光控开关、光感应控制系统和光强度测量等领域。
除了各自的特性外，光电二极管和光敏电阻还可以相互结合使用，实现更多的功能。
例如，将光电二极管和光敏电阻串联，在一定光照条件下，光电二极管产生的电流驱动光敏电阻发生电阻变化，从而实现对光照强度的控制。
这种组合可以应用于光强度调节、智能光控系统等领域，提高系统的集成度和稳定性。
在实际应用中，光电二极管和光敏电阻的性能评价主要包括以下几个方面：灵敏度、响应速度、线性度、波长范围、稳定性和耐久性等。
针对不同的应用需求，需选择合适的光电二极管和光敏电阻，并根据具体情况进行参数调节和性能优化。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究
+5 R
三、实验原理(续）
Vo
1.原理与结构：
大大增加，在外加反偏电压和内电场的作用下，P区的少数 载流子渡越阻挡层进入N区，N区的少数载流子渡越阻挡层进 入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，形成了光电 流，反向电流随光照强度增加而增加。另一种工作状态是在 光电二极管上不加电压，利用PN结受光照强度增加而增加。 N结受光照时产生正向电压的原理，将其作为微型光电池用 。这种工作状态一般用作光电检测。光电二极管常用的材料 有硅、锗、锑化铟、砷化铟等，使用最广泛的是硅、锗光电 二极管。光电二极管具有响应速度快、精巧、坚固、良好的 温度稳定性和低工作电压的优点，因而得到了广泛的应用。
+5 R
三、实验原理(续）
Vo
1.原理与结构：
光电二极管是利用PN结单向导电性的结型 光电器件，结构与一般二极管类似。PN结安 装在管的顶部，便于接受光照。外壳上有以 透镜制成的窗口以使光线集中在敏感面上， 为了获得尽可能大的光生电流，PN结的面积 比一般二极管要大。为了光电转换效率高， PN结的深度比一般二极管浅。
1.05
1.05
15.00(6.00)
1.63
1.63
20.00(9.00)
2.15
2.15
25.00(12.00)
2.58
2.58
30.00(15.00)
2.93
2.93
35.00(18.00)
3.24
3.24
40.00(21.00)
3.49
3.49
45.00(24.00)
3.71
3.71
注2：U电源=6.0V(10V)；R1=1KΩ；I光敏 =U1/R1
+5 R
光敏电阻
光敏电阻————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：光敏电阻光敏电阻又称光导管，为纯电阻元件，其工作原理是基于光电导效应(半导体材料受光照射后，其导电率发生变化的现象）。
常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻 器的阻值迅速下降。
半导体材料受到光照时会产生电子一空穴对，使其导电性能增强，其阻值随光照增强而减小，光线越强，阻值越低。
光敏电阻是一种没有极性的电阻器件。
光敏电阻的响应时间一般为2---50ms 。
光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。
光敏电阻器在电路中用字母“R ”或“RL ”、“RG ”表示。
光敏电阻的工作原理当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。
为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg ，即 h ν== ≥Eg (eV)式中ν和λ—入射光的频率和波长。
一种光电导体，存在一个照射光的波长限λC ，只有波长小于λC 的光照射在光电导体上，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电导体电导率增加。
光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。
如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小，其连线电路如图所示。
光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。
而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。
光敏电阻分类按半导体材料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。
光敏电阻特性
光敏电阻特性实验6 光敏电阻特性光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应。
内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。
大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
实验目的1. 了解光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性，包括伏安特性和光照特性。
2. 了解光纤传感器基本特性。
3. 了解光纤通讯基本原理。
实验预习思考题1. 什么是伏安特性？2. 什么是光照特性？3. 普通电阻的伏安特性是怎样的？4. 光敏电阻的基本工作原理。
5. 硅光电池的基本工作原理。
6. 光敏二极管的基本工作原理。
7. 光敏三极管和普通三极管的区别。
8. 在实验过程中如何改变光照强度？9. 了解光纤传感的基本原理与应用优势。
10. 光纤通信系统的基本构成？实验原理1、伏安特性光敏传感器在一定的入射光强照度下，光敏元件的电流I与所加电压U之间的关系称为光敏器件的伏安特性。
改变光强照度则可以得到一组伏安特性曲线，它是传感器应用设计时的重要参数依据。
例如，某种光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的伏安特性曲线分别如图1、图2、图3、图4所示。
从这四种光敏器件的伏安特性可以看出：（1）光敏电阻类似一个纯电阻，其伏安特性线性良好，在一定照度下，电压越大光电流越大，但必须考虑光敏电阻的最大耗散功率，超过额定电压和最大电流都可能导致光敏电阻的永久性损坏。
光敏二极管 光敏电阻
光敏二极管与光敏电阻1. 简介光敏二极管和光敏电阻是两种常见的光敏元件，它们能够根据光的强度变化产生电信号。
在很多应用领域中，如照相机、光电测量、自动控制等，光敏二极管和光敏电阻都扮演着重要的角色。
2. 光敏二极管2.1 原理光敏二极管是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一个p-n结构构成，当有光照射到p-n结上时，会产生内建电场的改变，从而改变了器件的导电性能。
2.2 结构典型的光敏二极管结构包括PN结、窗口和引线。
PN结是由两种材料（通常是硅或锗）组成的。
窗口通常由透明材料覆盖在PN结上，以增加对入射光的接收能力。
2.3 特性•具有高响应速度：由于其内建电场能够迅速响应入射光信号，所以具有较高的响应速度。
•具有宽波长范围：光敏二极管对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的噪声：由于其结构特性，光敏二极管具有较低的噪声水平，能够提供较为清晰的信号输出。
2.4 应用•光通信：光敏二极管可以将光信号转换为电信号，用于接收和解码光通信中的信息。
•光测量：通过测量光敏二极管输出电流的变化，可以实现对光强度、亮度等参数的测量。
•光控制：将光敏二极管与其他电路结合使用，可以实现对灯光、显示屏等设备的自动控制。
3. 光敏电阻3.1 原理光敏电阻是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一种特殊材料制成，在暗处时电阻值较高，在受到强烈光照射时电阻值会显著降低。
3.2 结构光敏电阻通常由导电材料和光敏材料组成。
导电材料用于提供电流传输路径，光敏材料则负责对光信号进行响应。
3.3 特性•具有较高的灵敏度：光敏电阻对于弱光的响应能力较强，能够检测到微弱的光信号。
•具有宽波长范围：光敏电阻对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的成本：由于制造工艺相对简单，所以光敏电阻具有较低的成本。
3.4 应用•入侵报警：将光敏电阻与安防系统结合使用，可以实现对入侵行为的监测和报警。
- 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)。
光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性(FB815型光敏传感器光电特性实验仪 )凡是将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光照明度变化引起的非电量，如光强、光照度等;也可间接用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应，通常分为外光电效应和内光电效应两大类，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射现象，则称为外光电效应或光电子发射效应。
基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
另一种现象是电子并不逸出材料表面的，则称为是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应都是属于内光电效应。
好多半导体材料的很多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
因此也是属于内光电效应范畴，本实验所涉及的光敏电阻、光敏二极管等均是内光电效应传感器。
通过本设计性实验可以帮助学生了解光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池与光学纤维的光电传感特性及在某些领域中的应用。
【实验原理】1(光电效应:(1)光电导效应:当光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
(2)光生伏特效应:在无光照时，半导体结内部有自建电场。
当光照射在结及其附近时，在能量PNPN足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子(电子、空穴对)。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区;在结区中时，则因电场的作用，电子漂移到区，空穴漂移EN到区。
结果使区带负电荷，区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动PPN势，此现象称为光生伏特效应。
2(光敏传感器的基本特性:光敏传感器的基本特性则包括:伏安特性、光照特性等。
伏安特性:光敏传感器在一定的入射光照度下，光敏元件的电流与所加电压之间的关系称为IU光敏器件的伏安特性。
改变照度则可以得到一族伏安特性曲线。
它是传感器应用设计时的重要依据。
光照特性:光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性，有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性，它也是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。
掌握光敏传感器基本特性的测量方法，为合理应用光敏传感器打好基础。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性。
(1)光敏电阻:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
目前光敏电阻应用的极为广泛，其工作过程为，当光敏电阻受到光照时，发生内光电效应，光敏电阻电导率的改变量为:,,,,p,e,,，,n,e,, (1) pne在(1)式中，为电子电荷量，,p为空穴浓度的改变量，为电子浓度的改变量，,n表示迁移率。
当两端加上电压后，光电流为: ,UAI,,,,,U (2) phd式中为与电流垂直的表面积，为电极间的间距。
在一定的光照度下，为恒定Ad,,1的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图所示，不同的光强以5a得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。
当然，与一般电阻一样光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
光敏电阻的光照特性则如图所示。
不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在5b的结果类似。
由于光敏电阻的光照特性是非线性大多数的情况下，曲线的形状都与图5b的，因此不适宜作线性敏感元件，这是光敏电阻的缺点之一。
所以在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。
(2)光敏二极管和光敏三极管:光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏三极管的伏安特性和光敏二极管的伏安特性类似，如图所示。
但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二7a(7b)极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。
原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出(或仅有很小的漏电流)。
光敏二极管, 光敏三极管的光照特性亦呈良好线性，如图7c,7d。
光敏二极管的的电流灵敏度一般为常数。
而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所致，对弱信号的检测不利。
故一般在作线性检测元件时，应选择光敏二极管而不能用光敏三极管。
2实验(一)光敏电阻的伏安特性测试【实验目的】,(了解内光效应。
通过实验掌握光敏电阻工作原理。
,(,(了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线曲线。
【实验仪器】型光敏传感器光电特性设计性实验仪，万用电表一只，导线若干。
FB815 【实验步骤】1 按实验仪面板示意图接好实验线路，8光源用标准钨丝灯。
将检测用光敏电阻装入待测点，连结电源，光源，2V~，12V电压电源(可调)。
0~12V2 先将可调光源调至一定的光照度，每次在一定的光照条件下，测出电源电压为:，2V, ，4V, ，6V, ，8V, ，10V, ，12VRU时电阻两端的电压，从而得到个61RUR光电流数据I，同时算出此,ph1.00kΩU,UccRR,时光敏电阻的阻值，即。
以后调节相对光强重复上述实验(要求至少在gIPh三个不同照度下重复以上实验)。
3 根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。
表1 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度: ) 电源电压(V) 2 4 6 8 10 12 R1电压UR1(V)(A)光电流Iph 光敏电压U0(V)(,)光敏电阻Rg3表2 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度: ) 电源电压(V) 2 4 6 8 10 12 R1电压UR1(V) 光电流Iph (A)光敏电压U0(V) 光敏电阻Rg (,)表3 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度: ) 电源电压(V) 2 4 6 8 10 12 R1电压UR1(V) 光电流Iph(A) 光敏电压U0(V) 光敏电阻Rg(,)实验(二)光敏二极管的光照度特性测试【实验目的】,(了解光敏二极管的工作原理。
,(了解硅光敏二极管的基本特性，并测出它的光照特性曲线。
【实验仪器】型光敏传感器光电特性设计性实验仪，万用电表一只，导线若干。
FB815 【实验步骤】1 按实验仪面板示意图,,接好实验线路。
2 选择一定的偏压，每次在一定的偏压下测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”到逐步增URI,强的光电流数据，其中(1.00kΩph1.00kΩ为取样电阻)。
这里要求至少测出个不同的反3偏电压下的数据。
4表1光敏二极管光照特性测试数据表(电压: ) 照度 (Lux)U (V) R光电流 (A)表2 光敏二极管光照特性测试数据表(电压: ) 照度 (Lux)U (V) R光电流 (A)表3 光敏二极管光照特性测试数据表(电压: ) 照度 (Lux)U (V) R光电流(A)5型光敏传感器光电特性设计性实验仪，其结构如图所示。
1FB815该实验仪由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池四种光敏传感器及可调电源、电阻箱(自备)、数字万用表，九孔接线板与光学暗箱所组成。
具体介绍如下。
: 1.光学暗箱(见图2)3光学暗箱的大小为，中间位置是九孔实验板，学生可以在上面360，280，110mmL,L,？L按自己的需要搭建实验电路，在箱子的左里边有编号的接线孔，从里面直接128连到箱子左侧的外面，实验时将外用电源，测量万用表及变阻箱通过不同的接线口接入箱里的实验电路，当箱子密封以后，里面就与外界完全隔绝，工作时照明光路是置于暗箱中进行，从而消除杂散光对实验的影响。
图2是暗箱分布示意图。
62 . JK--30工作电源(见图3):本实验仪配有JK--30工作电源，图为专用电源面板功能分布图。
主要提供两路工作3电压，一路光电源输出，供白帜灯发光，电压可变，另一路传感器工作电源，有0~12V,2V, ,4V, ,6V, ,8V, ,10V, ,12V等量值变化，以保证实验的不同需要。
光敏传感器的照度可以通过调节可调光源的电压或改变光源与传感器之间的距离来调节。
3. 其他实验配件(见图4):7【附录1】FB815光敏传感器光电特性实验仪相对照度()参考表 Lux距离(cm) 5 6 7 8 9 10 电压12 2350 1950 1700 1530 1400 130011 1774 1459 1280 1156 1052 98010 1258 1059 923 825 756 7049 861 729 632 567 519 4808 548 469 411 368 338 3157 328 286 249 224 206 1916 173 158 138 123 113 1055 80.2 73.7 64.4 57.8 52.6 48.94 30.5 28.2 24.6 22.1 20.2 18.83 8.9 7.8 6.8 6.1 5.6 5.32.53.3 3 2.7 2.4 2.2 22 1.1 0.9 0.7 0.6 【附录2】九孔实验板插亏孔距离参考【思考题】1. 光敏传感器感应光照有一个滞后时间，即光敏传感器的响应时间，如何来测试光敏传感器的响应时间,2. 光照强度与距离的关系，验证光照强度与距离的平方成反比(把实验装置近似为点光源)。
8。