实验五、六_光敏三极管
光敏三极管
二、菲涅尔透镜 使用热释电信息转换器件时, 使用热释电信息转换器件时,一般前面 需安装菲涅尔透镜, 需安装菲涅尔透镜,外来移动的辐射能 量通过菲涅尔透镜断续的聚光于热释电 使热释电输出相应的电信号。同时, 上,使热释电输出相应的电信号。同时, 菲涅尔透镜也能增加热释电的探测距离。 菲涅尔透镜也能增加热释电的探测距离。 每个透镜都有一个不大的视场,而相邻两个透镜的视场不连续, 每个透镜都有一个不大的视场,而相邻两个透镜的视场不连续,也 不重叠,彼此相隔一个微小的盲区。 不重叠,彼此相隔一个微小的盲区。一种典型的菲涅尔透镜外形如 图所示。 图所示。 视场角度范围如图所示。 视场角度范围如图所示。当辐射物在菲涅尔透镜的视场范围内运动 依次地进入某一单元透镜的视场,又离开这一视场, 时,依次地进入某一单元透镜的视场,又离开这一视场,热释电对 运动的辐射一会儿敏感,一会儿又不敏感,这样不断重复, 运动的辐射一会儿敏感,一会儿又不敏感,这样不断重复,于是运 动的辐射不断的改变热释电表面的温度, 动的辐射不断的改变热释电表面的温度,热释电输出一个又一个对 应的信号。不加菲涅尔透镜时,热释电的探测距离为2米左右, 应的信号。不加菲涅尔透镜时,热释电的探测距离为2米左右,加 上菲涅尔透镜后,探测距离可达10米以上。 10米以上 上菲涅尔透镜后,探测距离可达10米以上。
I c = βI Φ
β为三极管的电流放大极管的电流放大作用可从图(c)说明, 光敏三极管的电流放大作用可从图(c)说明,它与普通三极管在偏 (c)说明 流电路中接一个光敏三极管的作用是完全相同的, 流电路中接一个光敏三极管的作用是完全相同的,只是用由 I b 替代了 I Φ 。 光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高,是光敏二极管的数十倍, 光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高, 是光敏二极管的数十倍 , 故输出电流要比光敏二极管大得多,一般为毫安级 毫安级。 故输出电流要比光敏二极管大得多 , 一般为 毫安级 。但其他特性 不如光敏二极管好,在较强的光照下, 不如光敏二极管好, 在较强的光照下, 光电流与照度不成线性关 频率特性和温度特性也变差, 系 。 频率特性和温度特性也变差 , 故光敏三极管多用作光电开关 或光电逻辑元件。 或光电逻辑元件。 光敏三极管的输出电路如图(a)所示, 光敏三极管的输出电路如图(a)所示,基本上与光敏二极管输出 (a)所示 电路相同,输出电压的计算也同光敏二极管相同,只是灵敏度S 电路相同,输出电压的计算也同光敏二极管相同,只是灵敏度S 要比光敏二极管的灵敏度大些。 要比光敏二极管的灵敏度大些。 注意,光敏三极管的输出脚同光敏二极管相同, 注意,光敏三极管的输出脚同光敏二极管相同,是二只而不 是三只。 是三只。
光敏三极管 原理
光敏三极管原理光敏三极管是一种光电转换元件,通过光照射引起内部电流变化,从而实现光信号的电信号转换。
它广泛应用于光控开关、光电自动、通信设备等领域。
光敏三极管的原理是基于内部PN结的光生效应。
它由一个N型半导体和两个P 型半导体组成。
N型区域连接到一个正极(集电极),两个P型区域旁边连接到两个负极(发射极和基极)。
当光照射在PN结的表面时,光子的能量将导致电子从价带跃迁到导带,从而产生电子-空穴对。
这些电子和空穴会在电场作用下分别向发射极和集电极移动。
由于基极正向偏置,电子会被基极吸收,而空穴则会通过P型区域的PN结向发射极移动。
由于光的照射是随机的,光敏三极管的输出电流也是随机的。
因此,在实际应用中,我们需要对光敏三极管的输出进行放大和滤波,以提高信噪比和稳定性。
光敏三极管的工作原理可以通过光敏三极管的电特性曲线来理解。
在光敏三极管中,光照强度与输出电流之间存在着直接的线性关系。
当光照强度增加时,输出电流也随之增加。
这种线性关系可以通过光敏三极管的光电流-光照强度曲线来体现。
光敏三极管的光电流-光照强度曲线呈现出S型曲线,即当光照强度较小时,曲线较平缓,而当光照强度较大时,曲线则变得陡峭。
这是因为在较低的光照强度下,光敏三极管的敏感部分仍然存在着少量的电子和空穴,因此增加光照强度对输出电流的影响相对较小。
而在较高的光照强度下,光敏三极管的敏感部分会产生更多的电子和空穴,从而导致输出电流大幅增加。
光敏三极管还具有快速响应的特点。
当光照结束后,光敏三极管的输出电流会迅速恢复到初始状态。
这种快速响应的特性使光敏三极管在光噪声较高的环境下具有较好的性能。
在实际应用中,我们可以通过调整工作电压和外部电阻来控制光敏三极管的灵敏度。
较高的工作电压和较低的外部电阻可以提高光敏三极管的灵敏度,而较低的工作电压和较高的外部电阻则可以减小灵敏度。
总之,光敏三极管通过光的照射使得内部产生电子和空穴对,从而产生电流,实现光信号转换为电信号。
光敏三极管
光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制,同时也受光辐射的控制。
通常基极不引出,但一些光敏三极管的基极有引出,用于温度补偿和附加控制等作用。
当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时,形成光电流,由此产生的光生电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性,与光敏二极管相比,具有很大的光电流放大作用,即很高的灵敏度。
光敏三极管的伏安特性测量图3 光敏三极管特性测试实验(1)按原理图3接好实验线路,将光敏三极管板置测试架中、电阻盒置于九孔插板中,电源由直流恒压源提供,光源电(可调)。
(2)先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置,每次在一定光照条件下,测出加在光敏三极管的偏置电与产生的光电流I C的关系数据。
其中光电流 (l.0为取样电阻R)。
硅光电池硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。
它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路,当二极管的管芯(PN结)受到光照时,你就会看到微安表的表针发生偏转,显示出回路里有电流,这个现象称为光生伏特效应。
硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。
1)硅光电池的伏安特性测量图4硅光电池特性测试电路(1)实验线路见图4,电阻箱调到0Ω。
(2)先将可调光源调至相对光强为“弱光”位置,每次在一定的照度下,测出硅光电池的开路电压U oc和短路电流I S,其中短路电流为(取),以后逐步调大相对光强(次),重复上述实验。
光敏三极管经典电路
光敏三极管经典电路
光敏三极管是一种常用于光电传感器中的元件,其内部结构与普通三极管类似,但其基区和集电区之间存在一层光敏材料,使其可以对光线的变化做出响应。
光敏三极管经典电路是指将光敏三极管与其他元件组合起来,用于测量光线的强度或检测光线的存在。
其中最常见的电路是基本放大电路和比较电路。
基本放大电路使用光敏三极管作为信号源,将其连接到一个共射极放大器中,通过调节电路的增益和偏置来达到期望的电压输出。
这种电路通常用于光电传感器和光电开关中,可以精确地测量光线的强度并作出响应。
比较电路则是将两个光敏三极管连接到一个比较器中,通过比较两个光敏三极管的电压信号来检测光线的存在与否。
这种电路常用于光电门和自动光控制系统中,可以实现对光线的自动检测和控制。
光敏三极管经典电路具有结构简单、响应速度快、稳定可靠等优点,在光电传感器、自动控制、光学通信等领域得到广泛应用。
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光敏三极管
透射式光电传感器是将砷化镓红外发光管和硅光敏三极管等,以相对的方向装在中间带槽的支架上。当槽内无物体时,砷化镓发光管发出的光直接照在硅光敏三极管的窗口上,从而产生一定大的电流输出,当有物体经过槽内时则挡住光线,光敏管无输出,以此可识别物体的有无。适用于光电控制、光电计量等电路中,可检测物体的有无、运动方向、转速等方面。
目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。这是由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。硅光电三极管是用N型硅单晶做成N—P—N结构的。管芯基区面积做得较大,发射区面积却做得较小,入射光线主要被基区吸收。与光电二极管一样,入射光在基区中激发出电子与空穴。在基区漂移场的作用下,电子被拉向集电区,而空穴被积聚在靠近发射区的一边。由于空穴的积累而引起发射区势垒的降低,其结果相当于在发射区两端加上一个正向电压,从而引起了倍率为β+1(相当于三极管共发射极电路中的电流增益)的电子注入,这就是硅光电三极管的工作原理。
常见的硅光电三极管有金属壳封装的,也有环氧平头式的,还有微型的。怎样识别其管脚呢?
对于金属壳封装的,金属下面有一个凸块,与凸块最近的那只脚为发射极e。如果该管仅有两只脚,那么剩下的那条脚则是光电三极管的集电极c;假若该管有三只脚,那么与e脚最近的则是基极b,离e脚远者则是集电极c。对环氧平头式、微型光电三极管的管脚识别方法是这样的:由于这两种管子的两只脚不一样,所以识别最容易——长脚为发射极e,短脚为集电极C 。
光电IC
光电IC是把受光元件和信号处理电路集成在一个芯片中的器件。有的检出入射光的有无而以“L”和“H”二值输出数字信号,也有的输出与入射光量成比例的模拟信号。广泛应用于光量测定、检测可视信息和位置信息的传感器及光通信接收器等方面光电集成电路传感器爱外界杂散光的影响小,即使在移动环镜下也可以稳定工作,因此十分适合打印机、复印机等办公设备使用。其中PDIC集成了内置放大器,用于激光探测器中,具有很小的噪声,适用于CD/VCD/DVD光头。复位芯片具有电压比较机能,用以CPU的复位,在复位电路设计上具有卓越的性价比。
光敏二三极管实验指导书
目录光敏二三极管综合实验仪说明............................................. - 1 -实验一光照度测试实验.................................................. - 3 -实验二光敏二极管暗电流测量............................................ - 6 -实验三光敏二极管光电流测量............................................ - 9 -实验四光敏二极管光照特性测试......................................... - 11 -实验五光敏二极管伏安特性测试......................................... - 13 -实验六光敏二极管光谱特性测试......................................... - 16 -实验七光敏二极管灵敏度测量........................................... - 18 -实验八光敏二极管时间特性测试......................................... - 20 -实验九光敏三极管暗电流测量........................................... - 22 -实验十光敏三极管光电流测量........................................... - 25 -实验十一光敏三极管光照特性测试....................................... - 27 -实验十二光敏三极管伏安特性测试....................................... - 29 -实验十三光敏三极管光谱特性测试....................................... - 31 -实验十四光敏三极管灵敏度测量......................................... - 33 -实验十五光敏三极管时间特性测试....................................... - 35 -实验十六光控开关设计实验(二次开发)................................. - 37 -实验十七光电报警设计实验(二次开发)................................. - 39 -实验十八简易光功率计设计实验(二次开发)............................. - 41 -光敏二三极管综合实验仪说明ZY12230B光敏二三极管综合实验仪所有器件和光路结构集成于主机箱中。
光敏三极管
光敏三极管的特性研究一、光照特性二、伏安特性三、光谱响应特性◆实验目的掌握光敏三极管的结构、原理及光照特性、伏安特性和光响应特性◆实验仪器用具CSY-2000G主机箱、发光二极管、滤色片、光电器件实模板、光敏三极管、光照度探头;◆实验原理在光敏二极管的基础上,为了获得内增益,就利用晶体三管的电流放大效应制造光敏三极管,光敏三极管可以等效一个光电二极管与一个晶体管基极集电极并联。
实验原理图等效电路图◆光敏三极管的光照特性就是当光敏三极管的测量电压为+5V时,光敏三极管的光电流随着光照强度的变化而变化,即调节照度,测量对应的电流◆实验数据照度04080120160200LX00.110.220.390.56 1.11电流mA光照特性曲线图◆实验结论◆由图可以看出,光敏三极管的光照特性曲线不是严格线性的,其流过三极管的电流随着照度的增加而增大,且增大的速率也越来越快。
◆光敏三极管的伏安特性就是在一定的光照强度下,光电流随外加电压的变化而变化,即当照度一定时,调节电压,测量电流大小◆实验数据电压U1.32345照度(LX)100电流mA0.270.280.280.290.29200电流mA0.870.880.900.910.92◆100Lx 光电三极管伏安特性曲线图◆200Lx光电三极管伏安特性曲线图◆光电三极管伏安特性曲线图◆实验结论:随照度增加,光敏三极管的伏安特性曲线逐渐变密,且电压对光电流的影响没有照度那么大◆光电三极管的光谱响应特性◆光敏三极管对不同波长的光的接收灵敏度不一样,它有一个峰值响应波长,当入射光的波长大于响应波长时,相对灵敏度就会下降,光子能量太小,不足以激发电子空穴对,当入射光的波长小于波长时,相对灵敏度也会下降,由于光子在半导体表面附近就被吸收◆光谱响应特性:光敏三极管的灵敏度与辐射波长的关系,即当照度一定时,测量不同波长的光对光电流的影响◆实验数据波长nm400480530570610660照度(LX 10电流mA00.020.010.010.020.03 50电流00.130.080.090.110.18光敏三极管光谱响应特性曲线图实验结论:照度越大,光敏三极管对波长的灵敏度就越明显谢谢观赏Company Logo。
光敏三极管 (2)
光敏三极管光敏三极管(Phototransistor)是一种光电传感器元件,具有在光照条件下产生电流的功能。
它是由三极管和光敏元件组成的,常用于光电转换、光敏检测等领域。
本文将介绍光敏三极管的基本原理、结构、工作原理以及应用。
基本原理光敏三极管的基本原理是利用光敏元件的光电效应和三极管的放大作用,将光信号转化为电信号。
光敏元件通常采用硒化铟(Indium Gallium Arsenide,InGaAs)材料或硒化硅(Silicon)材料,它们在光照下会产生电子-空穴对。
当光照强度增大时,光电场强度也随之增加,从而产生更多的电子-空穴对。
而三极管是一种放大作用明显的电子元件,通过控制输入端的电流,可以实现对输出端电流的放大。
光敏三极管的光敏元件连接在输入端,光信号照射到光敏元件上,产生的光电流通过三极管放大后输出。
结构光敏三极管的结构与普通三极管相似,通常包括一个基区、一个发射区和一个集电区。
光敏元件则与发射区相连,形成输出端。
整个结构通常弯曲成玻璃封装,以保护元件。
光敏三极管的结构设计有多种形式,其常见的类型有NPN型和PNP型。
NPN型光敏三极管的基区是N型材料,集电区是P型材料;PNP型光敏三极管则相反,基区是P型材料,集电区是N型材料。
两种类型的光敏三极管在电路中的使用方式和性能略有差异,具体的选择需要根据实际应用需求来确定。
工作原理当光线照射到光敏元件上时,光敏元件的光电效应被激发,产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会被电场分离,电子进入集电区,空穴进入发射区。
如果此时三极管处于工作状态,当光电流进入发射区时,将改变发射结的电压,从而控制造成集电电流的大小。
光敏三极管的集电电流与光电流之间遵循一定的函数关系。
通过调整电路中的电流源,可以改变基极输入电流,从而调整光敏三极管的增益。
同时,光敏三极管的输出电流与输入光信号的强弱成正比,因此可以通过测量输出电流的大小来检测光信号的强度。
应用光敏三极管由于具有灵敏度高、响应速度快、体积小等优点,在多个领域都有广泛的应用。
光敏三极管的原理、结构及特性newPPT资料优秀版
在探测可见光或赤热状态物体时,一般选用硅管;
光敏三极管的内部结构
a) 内部组成
b) 管芯结构
c) 结构简化图
在允许限度内,负载电阻选用低值将有助改善频率响应特性
集电极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜
硅光敏二极管
硅光敏三极管
光敏二极管输出电流比同样照度下光敏三极管输出的光电流要小得多。
3. 光敏三极管的特性
1. 光敏三极管的工作原理 2. 光敏三极管的内部结构 3. 光敏三极管的特性
1. 光敏三极管的工作原理
光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏三极管有一个对光敏感的 PN结作为感光面,一般用集电结作为受光结,因此其实质上是一种相当于在基极和集电 极之间接有光敏二极管的三极管。
VD
Ip
Ic
基极与发射极间的电压升高,这样便有大量的电子流向集电极,形成输出电流,使三极管具有电流增益,从而在集电极回路中得到一个放
大了的信号电流。 会导致输出误差。
在探测可见光或赤热状态物体时,一般选用硅管;
在允许限度内,负载电阻选用低值将有助改善频率响应特性
5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 8—SiO2保护圈
VT
IE
1. 光敏三极管的工作原理
硅光敏三极管一般都是NPN结构,基极开路,集电极加反向偏压,其电路符号及等效电 路如下图所示。当光照射在集电结上时,会产生电子-空穴对,在外电场的作用下光生电子被 拉到集电极,基区留下空穴,相当于三极管基极电流,同时使基极与发射极间的电压升高,这 样便有大量的电子流向集电极,形成输出电流,使三极管具有电流增益,从而在集电极回路中 得到一个放大了的信号电流。所以光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。
光敏三极管
光敏三极管一.基本介绍。
光敏三极管也称光电三极管,它和光敏二极管一样,都是半导体敏感器件光敏三极管在电路中的文字符号也用BG表示,其图形符号和实物外形分别见下图从外形看,光敏三极营和三极管一样,也有三条引出啷,但是用的只有c、e两脚,另一脚是空着不用的。
光敏三极管的主要特点是,无光照时,c、e极的正向电阻(用万用表负笔接c、正笔接e)达数百KΩ,三极管不导通而受到光照以后,c、e极会自行导通,光照度越大,正向电阻越小,其导通程度也就越大。
现用圈2电路说明光敏三极管的这一特性。
无光照时,光敏三极管B G不导通,发光二极管L ED不亮;当用手电筒照射光敏三极管顶部以后,光敏三极管导通,发光二极管有电流通过而发光。
这里特别强调,光敏三极管在电路中的连接,都是正向连接(即集电极c接电源正极),它与光敏二极管在电路中的反向连接方法(即负极接电电源正极)正好相反。
实际应用时不能接错,否则电路将不能正常工作。
光敏三极管象光敏二极管、光敏电阻一样,在无线电电路中应用很广泛。
如光控开关电路、光电报警电路以及自动控制电路等。
光敏三极管还可以应用于红外线接收电路。
常用的国产光敏三极管有:3DUI、3DU5、3DU44,3DU 3 3,3DU51等。
二.应用电路如下2.1达林顿型光敏三极管构成带自锁功能的光电控制继电器电路图2.2光敏三极管组成的光控电位器电路如图所示的光控电位器,使用激光笔做光源照射光敏管VT1,沟道电阻减小,音量提高;若照射VT2音量则降低,从而实现了光控音量调节。
该电位器每次开机时,VT3管的G极电位为0V,沟道电阻为最大值,音量也就被控制在最小。
如图所示为一单声道,若需控制多个声道,只需把场效应管G极并联起来即可。
VT3选用3DJ6F或同类场效应管。
VT1、VT2使用市售NPN型光敏管即可,C1、C2、C3选用6.3μF/25V钽电解电容。
电阻选用1/8W金属膜电阻。
三.光敏三极管与二极管的比较光敏三极管与二极管不同的是有两个背对相接的PN结。
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。
5光敏三极管的特性实验
5光敏三极管的特性实验光敏三极管是一种利用光做为输入信号的三极管,主要用于探测光信号,转换为电信号。
它具有响应速度快,灵敏度高,结构简单,易于集成成模组等优点,被广泛应用于照相机、安防系统、遥控器、光电显示等领域中。
为了更好地了解光敏三极管的特性,我们进行了如下实验。
实验材料和仪器:1. 光敏三极管;2. 电源;3. 电压表;4. 万用表;5. 暗盒;6. 白炽灯;7. 紫外线灯。
实验内容和步骤:1. 测量光敏三极管的电阻;将光敏三极管连接到万用表上,设置为电阻档,读取其电阻值。
将光敏三极管放入暗盒中,再次测量其电阻值。
记录测量结果。
2. 测量光敏三极管的响应时间;将光敏三极管连接到电源上,设置为直流模式,调整电压值。
将光敏三极管放置在黑色纸片下方的端点上,使用白炽灯照射光敏三极管,同时记录光照射后响应灯的开启时间。
重复该步骤,使用紫外线灯照射光敏三极管,并记录响应时间。
分别计算出光敏三极管对不同波段的响应时间。
光敏三极管在不同光强下的电阻值如下表所示:光强/照射条件电阻值普通光敏三极管10MΩ左右在暗盒内150kΩ左右由此可见,在照射条件下,光敏三极管的电阻值明显低于在暗盒中的电阻值。
在使用白炽灯时,光敏三极管的响应时间为2ms左右,在使用紫外线灯时,光敏三极管的响应时间为1ms左右。
由此可见,在紫外线波段下,光敏三极管具有更高的响应速度。
结论:通过以上实验可知,光敏三极管具有较高的响应速度和灵敏度,可以较快地转换光信号为电信号,具有很好的应用前景。
另外,在紫外线光波段下,光敏三极管表现出了更好的灵敏度和响应速度,光敏三极管可以根据需求选择适当波段使用。
实验4:光敏三极管特性实验
实验4:光敏三极管特性实验光敏三极管特性实验(一)实验目的(1)了解光敏三极管结构与工作原理。
(2)掌握光敏三极管性能、特性的测试方法。
(二)实验器件与单元CSY2000G光电传感器实验台、光电器件实验(一)模板、光敏三极管、光源、滤色镜、照度计模板、光照度计探头(三)基本原理在光敏二极管的基础上,为了获得内增益,就利用晶体三极管的电流放大作用,用Ge或Si单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。
其结构使用电路及等效电路如图1所示。
图1 光敏三极管结构及等效电路光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极集电极并联:集电极-基极产生的电流,输入到共发三极管的基极在放大。
不同之处是,集电极电流(光电流)有集电结上产生的iφ控制。
集电极起双重作用;把光信号变成电信号起光电二极管作用;使光电流再放大起一般三极管的集电结作用。
一般光敏三极管只引出E、C两个电极,体积小,光电特性是非线性的,广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。
(四)实验步骤1.光敏三极管伏安特性光敏三极管在不同的照度下的伏安特性就象一般晶体管在不同的基极电流输出特性一样。
光敏三极管把光信号变成电信号。
(1)将图3-1中的光敏二极管换成光敏三极管,按图接线,(注意接线孔颜色相接主机箱电压表Vcc光敏器件光敏接收器件或光源光电器件实验(一)接主机箱可调0-5v+0-5V可调光敏器件输入光敏接收器件硅光电池接主机箱电流表光敏二极管主机箱遮光筒光源+0-12V可调升降杆升降固定螺钉移块图3-1光敏二极管实验对应)主机箱的电流表的量程在实验过程需要进行切换,从μA到mA 档,电压表的量程为20v档。
(2)首先慢慢调节0~12V光源电压,使光源的光照度在某一照度值(2、4、6、8 lX),再调节主机箱0-5v电源改变光敏三极管的电压,测量光敏三极管的输出电流和电压。
填入表1~表4,并作出一定光照度下的光敏三极管的伏安特性曲线(可多做几组族线)表1 在2lX照度下U1(V) I1(mA) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 表2 在4lX照度下U1(V) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 I1(mA) 表3 在6lX照度下U1(V) I1(mA) 0 0.5 1.0 1.5` 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 表4 在8lX 照度下U1(V) I1(mA) 0 I(mA)外加电压(V)图2 光敏三极管伏安特性实验曲线 2.光敏三极管的光照特性测量将图3-1中的光敏二极管换成光敏三极管接线(注意接线孔的颜色相对应),测量光敏三极管的暗电流和亮电流。
实验六光敏三极管
五、光敏三极管的光电特性及伏安特性一、实验原理:光注入 用波长比较短的光 照射到半导体光照产生非平衡载流子产生的非子一般都用∆n ,∆p 来表示。
达到动态平衡后: n=n 0+∆n ,p=p 0+∆p ; n 0,p 0为热平衡时电子浓度和空穴浓度,∆n ,∆p 为非子浓度。
光敏三极管是一种光生伏特器件,用高阻P 型硅作为基片,然后在基片表面进行参杂形成PN 结。
N 区扩散得很浅为1μm 左右,二空间电荷区,(即耗层区)()g E h >γ较宽,所以保证了大部分光子入射到耗层区内。
光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对,电子-空穴对在外加反向偏压V CB的作用下,空穴流向正极,形成了三极管的反向电流即光电流。
光电流通过外加负载电阻R L后产生电压信号输出。
光敏三极管原理与结构:下图给出了NPN 型光敏三极管基本线路。
基极开路,基极-集电极处于反偏状态。
当光照射到PN 结附近时,由于光生伏特效应,产生光电流。
该电流相当于普通三极管的基极电流,因此将被放大(1+ β )倍,所以光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。
实验目的:1、了解光敏三极管光电特性,当光电管的工作偏压一定时,光电管输出光电流与入射光的照度(或通量)的关系。
2、当入射光的照度(或通量)一定时,光电管输出的光电流与偏压的关系(伏安特性)。
实验步骤:见讲义下图为光敏晶体管的光照特性曲线。
它给出了光敏晶体管的输出电流Ic 和照度Ee 之间的关系。
从图中可以看出它们的曲线近似地可以看作是线性关系。
下图为锗光敏晶体管的伏安特性曲线.光敏晶体管在不同照度Ee 下的伏安特性,就象一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。
只要将入射光在发射极与基极之间的PN 结附近所产生的光电流看作基极电流,就可将光敏晶体管看成一般的晶体管。
光敏晶体管的伏安特性六、光敏三极管的光谱响应特性一、实验原理:光电器件的灵敏度是入射辐射波长的函数。
以功率相等的不同波长的单色辐射入射于光电器件,其光电信号与辐射波长的关系为光电器件的光谱响应。
[经典]光敏三极管特征测试
实验三光敏三极管特性测试一:实验原理:光敏三极管是具有NPN或PNP结构的半导体管,结构与普通三极管类似。
但它的引出电极通常只有两个,入射光主要被面积做得较大的基区所吸收。
光敏三极管的结构与工作电路如图(11)所示。
集电极接正电压,发射极接负电压。
二:实验所需部件:光敏三极管、稳压电源、各类光源、电压表(自备4 1/2位表)、微安表、负载电阻三:实验步骤:1、判断光敏三极管C、E极性,方法是用万用表欧姆20M测试档,测得管阻小的时候红表棒端触脚为C极,黑表棒为E极。
2、暗电流测试:按图(11)接线,稳压电源用±12V,调整负载电阻RL阻值,使光敏器件模板被遮光罩盖住时微安表显示有电流,这即是光敏三极管的暗电流,或是测得负载电阻RL上的压降V暗,暗电流LCEO=V暗/RL。
(如是硅光敏三极管,则暗电流可能要小于10-9A,一般不易测出。
3、光电流测试:取走遮光罩,即可测得光电流I光,通过实验比较可以看出,光敏三极管与光敏二极管相比能把光电流放大(1+HF E)倍,具有更高的灵敏度。
1、伏安特征测试:光敏三极管在给定的光照强度与工作电压下,将所测得的工作电压Vce与工作电流记录,工作电压可从+4V~+12V变换,并作出一组V/I曲线。
2、光谱特性测试:对于一定材料和工艺制成的光敏管,必须对应一定波长的入射光才有响应。
按图(11)接好光敏三极管测试电路,参照光敏二极管的光谱特性测试方法,分别用各种光照射光敏三极管,测得光电流,并做出定性的结论。
3、光电特性测试:图(12)光敏三极管的温度特性图(13)光敏三极管的光电特性曲线在外加工作电压恒定的情况下,照射光通量与光电流的关系见图(13),用各种光源照射光敏三极管,记录光电流的变化。
4、温度特性测试:光敏三极管的温度特性曲线如图(12)所示,试在图(11)的电路中,加热光敏三极管,观察光电流随温度升高的变化情况。
思考题:光敏三极管工作的原理与半导体三极管相似,为什么光敏三极管有两根引出电极就可以正常工作?光敏三极管对不同光谱及光强的响应一:实验原理:在光照度一定时,光敏三极管输出的光电流随波长的改变而变化,一般说来,对于发射与接收的光敏器件,必须由同一种材料制成才能有此较好的波长响应,这就是光学工程中使用光电对管的原因。
实验三 光敏三极管特性实验
实验三:光敏三极管特性实验一、实验目的:.1、熟悉光敏三极管的结构和作用原理;2、了解光敏三极管的特性,当工作偏压一定时,光敏三极管输出光电流与入射光的照度(或通量)的关系。
二、实验原理:光敏三极管是在光电二极管的基础上发展起来的,它和普通的晶体三极管相似——具有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制,还受光的控制。
所以光敏三极管的外形有光窗。
有三根引线的也有二根引线的,管型分为PNP型和NPN型两种光敏三极管,NPN型称3DU型光敏三极管,PNP 型称3CU型光敏三极管。
现以3DU型为例说明硅光敏三极管的结构和作用原理,如图3-1所示。
以N 型硅片作为衬底,扩散硼而形成P型,再扩散磷而形成重掺杂N+层,并涂以SiO2作为保护层。
在重掺杂的N+侧开窗,引出一个电极并称作“集电极c”,由中间的P型层引出一个基极b,也可以不引出来(由于硅光敏三极管信号是以光注入,所以一般不需要基极引线),而在N型硅片的衬底上引出一个发射e,这就构成一个光敏三极管。
图3-1 3DU型光敏三极管结构原理图及符号硅光敏三极管的工作原理:工作时各电极所加的电压与普通晶体管相同,即需要保证集电极反向偏置,发射极正偏置,由于集电极是反偏置,在结区内有很强的内建电场,对3DU型硅三极管来说,内建电场的方向是由c到b,与硅光电二极管工作原理相同,如果有光照到基极--集电极上,能量大于禁带宽度的光子在结区内激发出光生载流子-电子空穴对,这些载流子在内建电场的作用下,电子流向集电极,空穴流向基极,相当于外界向基极注入一个控制电流I b=I p(发射极是正向偏置和普通晶体管一样有放大作用)。
当基极没有引线,此时集电极电流:I c=β I b=β I p=S E·E·β式中β为晶体管的电流增益系数;E为入射照度;S E为光电灵敏度。
由此可见,光敏三极管的光电转换部分是集-基结区内进行,而集电极、基极、发射极又构成了一个有放大作用的晶体管。
光敏三极管的工作原理
光敏三极管的工作原理光敏三极管是一种特殊的光电器件,它可以将光信号转换为电信号。
在现代电子技术中,光敏三极管被广泛应用于光电传感器、光电开关、光电控制等领域。
那么,光敏三极管是如何工作的呢?下面我们来详细探讨一下光敏三极管的工作原理。
光敏三极管的结构包括三个电极:发射极、基极和集电极。
发射极和基极之间是一个PN结,而基极和集电极之间是另一个PN结。
当光照射到光敏三极管的PN结时,光子的能量会激发PN结中的载流子,从而改变PN结的导电特性。
在光照射的作用下,PN结中的载流子将被激发并产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会在电场的作用下分别向基极和集电极移动,从而在基极和集电极之间产生一个电流。
这个电流的大小与光照射的强度成正比,也就是说,光敏三极管可以通过测量电流的大小来确定光照射的强度。
光敏三极管还具有放大作用。
当光照射到光敏三极管时,产生的电流会在三极管内部的电路中被放大,从而输出一个较大的电流信号。
这使得光敏三极管在光电控制系统中起到了放大和控制信号的作用。
总的来说,光敏三极管的工作原理是通过光照射激发PN结中的载流子,产生电子-空穴对并在电场的作用下形成电流,最终实现光信号到电信号的转换。
光敏三极管不仅具有灵敏度高、响应速度快的优点,而且结构简单、成本低廉,因此在光电领域有着广泛的应用前景。
总的来说,光敏三极管的工作原理是通过光照射激发PN结中的载流子,产生电子-空穴对并在电场的作用下形成电流,最终实现光信号到电信号的转换。
光敏三极管不仅具有灵敏度高、响应速度快的优点,而且结构简单、成本低廉,因此在光电领域有着广泛的应用前景。
希望通过本文的介绍,读者对光敏三极管的工作原理有了更深入的了解。
光敏三极管的主要特性和参数
光敏三极管的主要技术特性及参数1、光谱特性光敏三极管由于使用的材料不同,分为错光敏三极管和硅光敏三极管,使用较多的是硅光敏三极管。
光敏三极管的光谱特性与光敏二极管是相同的。
2、伏安特性光敏三极管的伏安特性是指在给定的光照度下光敏三极管上的电压与光电流的关系。
光敏三极管的伏安特性曲线如图下图所示。
3、光电特性与光照度之间的关光敏三极管的光电特性反映了当外加电压恒定时,光电流IL系。
下图给出了光敏三极管的光电特性曲线光敏三极管的光电特性曲线的线性度不如光敏二极管好,且在弱光时光电流增加较慢。
4、温度特性温度对光敏三极管的暗电流及光电流都有影响。
由于光电流比暗电流大得多,在一定温度范围内温度对光电流的影响比对暗电流的影响要小。
下两图中分别给出了光敏三极管的温度特性曲线及光敏三极管相对灵敏度和温度的关系曲线。
5、暗电流ID在无光照的情况下,集电极与发射极间的电压为规定值时,流过集电极的反向漏电流称为光敏三极管的暗电流。
6、光电流IL在规定光照下,当施加规定的工作电压时,流过光敏三极管的电流称为光电流,光电流越大,说明光敏三极管的灵敏度越高。
7、集电极一发射极击穿电压VCE在无光照下,集电极电流IC为规定值时,集电极与发射极之间的电压降称为集电极一发射极击穿电压。
8、最高工作电压VRM在无光照下,集电极电流Ie为规定的允许值时,集电极与发射极之间的电压降称为最高工作电压。
9、最大功率PM最大功率指光敏三极管在规定条件下能承受的最大功率。
10、峰值波长λp当光敏三极管的光谱响应为最大时对应的波长叫做峰值波长。
11、光电灵敏度在给定波长的入射光输入单位为光功率时,光敏三极管管芯单位面积输出光电流的强度称为光电灵敏度。
12、响应时间响应时间指光敏三极管对入射光信号的反应速度,一般为1X10-3---1X10-7S。
13、开关时间1.脉冲上升时间t:光敏三极管在规定工作条件下调节输入的脉冲光,使光敏三τ极管输出相应的脉冲电流至规定值,以输出脉冲前沿幅度的10%-90%所需的时间。
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五、光敏三极管的光电特性及伏安特性
一、实验原理:
光注入 用波长比较短的光 照射到半导体
光照产生非平衡载流子
产生的非子一般都用∆n ,∆p 来表示。
达到动态平衡后: n=n 0+∆n ,p=p 0+∆p ; n 0,p 0为热平衡时电子浓度和空穴浓度,∆n ,∆p 为非子浓度。
光敏三极管是一种光生伏特器件,用高阻P 型硅作为基片,然后在基片表面进行参杂形成PN 结。
N 区扩散得很浅为1μm 左右,二空间电荷区,(即耗层区)()
g E h >γ
较宽,所以保证了大部分光子入射到耗层区内。
光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对,电子-空穴对在外加反向偏压V CB的作用下,空穴流向正极,形成了三极管的反向电流即光电流。
光电流通过外加负载电阻R L后产生电压信号输出。
光敏三极管原理与结构:
下图给出了NPN 型光敏三极管基本线路。
基极开路,基极-集电极处于反偏状态。
当光照射到PN 结附近时,由于光生伏特效应,产生光电流。
该电流相当于普通三极管的基极电流,因此将被放大(1+ β )倍,所以光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。
实验目的:
1、了解光敏三极管光电特性,当光电管的工作偏压一定时,光电管输出光电流与入射光的照度(或通量)的关系。
2、当入射光的照度(或通量)一定时,光电管输出的光电流与偏压的关系(伏安特性)。
实验步骤:见讲义
下图为光敏晶体管的光照特性曲线。
它给出了光敏晶体管的输出电流Ic 和照度Ee 之间的关系。
从图中可以看出它们的曲线近似地可以看作是线性关系。
下图为锗光敏晶体管的伏安特性曲线.光敏晶体管在不同照度Ee 下的伏安特性,就象一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。
只要将入射光在发射极与基极之间的PN 结附近所产生的光电流看作基极电流,就可将光敏晶体管看成一般的晶体管。
光敏晶体管的伏安特性
六、光敏三极管的光谱响应特性
一、实验原理:
光电器件的灵敏度是入射辐射波长的函数。
以功率相等的不同波长的单色辐射入射于光电器件,其光电信号与辐射波长的关系为光电器件的光谱响应。
二、实验目的:
了解光敏三极管对于不同波长的入射光具有不同的响应灵敏度。
三、实验步骤:见讲义
下图为光敏晶体管的光谱特性曲线
从特性曲线可以看出:- 硅管的峰值波长为0.9 μ m 左右,- 锗管的峰值波长为 1.5 μ左右。
- 由于锗
管的暗电流比硅管大,锗管的性能较差。
- 故在可见光或探测赤热状态物体时,都采用硅管。
但对红外光进行控测时,则锗管较为合适。