实验四_2光敏电阻导航
5个光电实验讲义
No 1实验二 红外光电接近开关实验一、 实验目的：在光敏二极管光电特性和伏安特性测定的基础上，学习掌握由“红外发光二极管——红外光敏二极管对”组成的红外光电接近开关的原理及其应用。
二、实验原理：利用光敏二极管在反偏置条件下的光电特性，可将其作为光电接近开关的接收传感器件。
当红外LED 发出的红外光被某一逐渐逼近的物体遮挡并反射到光敏二极管时，光敏二极管的光电流（或光电导）将发生改变。
当物体逼近到一定距离（即反射光强足够大）时，开关电路使继电器开启，从而达到开关控制的目的。
三、实验所需单元：直流稳压电源，光敏对管（红外LED ，光敏二极管），电阻，接近开关电路，继电器，数字电压表。
四、实验步骤：图 2.1 光电接近开关实验电路(1) 按图2.1所示连接各元件和单元，并连接＋12V 电源。
（箭头表示连接线，后同） (2) 检查接线无误后，开启稳压电源。
(3) 用一物体（白纸）从远处向左侧实验台上的接近开关探头前端逼近，到一定距离时，可听到继电器“嗒嗒”的启动声音，并用直尺测量此时遮挡物与探头之间的大致距离，作多次试验后，取平均值，即为接近开关的动作距离。
将结果填入表2.1。
调节“增益”旋钮，可适当改变系统的响应灵敏度，或改变接近开关的动作距离。
(4) 利用此接近开关，实验者可根据自己的兴趣设计其他实验，如利用接近开关及继电器控制电机的转动，控制彩灯的闪亮等。
表2.1 接近开关的动作距离 3VNo2实验四光敏电阻暗光街灯实验一、实验目的：利用光敏电阻的电阻变化特性，将之作为街灯自动点亮与熄灭的传感器件，掌握基于光敏电阻的暗光街灯的工作原理及应用。
二、实验原理：根据实验测定，光敏电阻的电阻值随光亮度的增大而迅速减小。
利用这一特性，设计了暗光街灯演示实验。
其原理是当环境变暗时光敏电阻的阻值增大，当亮度降低到一定值时，即光敏电阻值增大到某一阈值时，光电传感电路系统自动点亮小灯泡，从而达到与暗光街灯相似的目的。
《实验光敏电阻测量》课件
实验误差来源分析
请分析实验过程中可能存在的误差来源，并提出减小 误差的方法。
实验方案优化建议
请针对本次实验的不足之处，提出改进实验方案的具 体建议。
实验改进建议
01
增加测量点
为了更准确地反映光敏电阻的特 性，建议在更广泛的光照强度范 围内增加测量点。
分析光敏电阻在不同 应用场景下的优缺点 。
Part
02
实验原理
光敏电阻的工作原理
光电导效应
光敏电阻利用半导体材料的光电导效应，当光照射在光敏电阻上时，光子将能 量传递给电子，使电子从束缚状态跃迁到自由状态，形成光生载流子，参与导 电。
阻值变化
光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，光照强度越大，阻值越小；反之， 阻值越大。
02
优化数据记录方式
03
加强实验操作指导
建议采用自动记录数据的方式， 以减少手动记录可能产生的误差 。
对于实验操作中的难点和关键点 ，建议增加详细的图文说明和视 频演示。
THANKS
感谢您的观看
光敏电阻的特性
光电转换特性
光敏电阻能够将光信号转 换为电信号，具有较高的 灵敏度和响应速度。
伏安特性
光敏电阻的电流电压特性 呈现非线性关系，随着光 照强度的增加，电流先增 大后减小。
温度特性
光敏电阻的阻值受温度影 响较大，温度升高会使阻 值减小，影响测量精度。
光敏电阻的类型
STEP 02
STEP 03
《实验光敏电阻测量 》PPT课件
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与思考
目录
Part
光敏电阻特性研究实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：光敏电阻特性研究图3 光敏电阻光照特性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（可见光）的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可图4 无光照时的光敏电阻原理示意图图5 有光照时的光敏电阻原理示意图光敏电阻是一种能够感知光的电子元件，其原理在于光照射到光敏电阻表面时，会激发其中的电子发生跃迁，导致电阻值发生变化。
具体来说，光敏电阻中含有一种半导体材料的物质作为感光元件如硒化铋、硫化镉等，当光线照射到这种材料上时，会让一些电子从价带跃迁到导带，使得电子数量增加，从而导致电阻值降低。
导体材料在没有光照射时，其中的电子处于价带中，不能自由移动。
因此，当光线强度增加时，电阻值就会相应地减小；反之，当光线强度减小或消失时，电阻值则会增大。
4.光敏电阻的伏安特性：光敏电阻在光强一定的情况下（偏振片角度θ不变）时，电阻是一个定值电阻。
根据R = U/I,可得到光强不变时电阻是一条直线，它的斜率就是电阻的阻值。
图1 光敏电阻特性研究实验装置图图2偏振片角度θ=30°时光敏电阻的伏安特性曲线由图可知：直线斜率即为此时的光敏电阻的阻值。
由于电压单位是（V）而电流单位是（mA），根据欧姆定律，其中U的单位是（V），I的单位是（A），故此时光敏电阻阻值为1505Ω。
变形式R=UI3.光敏电阻的光照特性和电阻特性研究表3 光敏电阻电流随相对光照强度变化数据表θ0º10º20º30º40º50º60º70º80º90º图3 光敏电阻光照特性曲线由图可知：电压一定时，当相对光强增大时，电流也逐渐增大。
当相对光照强度达到最大时，电流也取到最大值。
当相对光照强度为0时，电流不为0，但接近0，因为光敏电阻的暗阻较大。
除此之外，实验时电压恒定为2V，故可根据欧姆定律变形式R=UI计算不同相对光照强度时的电阻。
光敏电阻的检测实训报告
一、实训目的1. 理解光敏电阻的工作原理及其在光照检测中的应用。
2. 掌握光敏电阻的基本检测方法和技术。
3. 熟悉光敏电阻在单片机控制系统中的应用流程。
4. 提高动手实践能力和问题解决能力。
二、实训原理光敏电阻是一种电阻值随光照强度变化的半导体元件。
其工作原理是：当光照强度增加时，光敏电阻内部的电子受到激发，导电性能增强，电阻值减小；反之，光照强度减小时，电阻值增大。
本实训中，我们使用STC89C51单片机作为控制核心，通过光敏电阻采集环境光照值，并将模拟信号转换为数字信号，最后在数码管上显示当前光照强度。
三、实训步骤1. 硬件搭建（1）准备所需元器件：STC89C51单片机、光敏电阻、ADC0804、四位一体共阳数码管、电阻、电容等。
（2）按照原理图连接电路，包括单片机、光敏电阻、ADC0804、数码管等。
（3）检查电路连接是否正确，确保无短路、漏接等情况。
2. 软件编程（1）使用Keil5软件编写程序，实现以下功能：a. 初始化单片机I/O端口，设置ADC0804为单次转换模式。
b. 读取光敏电阻的模拟值，通过ADC0804转换为数字量。
c. 根据转换后的数字量，计算当前光照强度。
d. 将计算结果显示在数码管上。
（2）编译程序，生成HEX文件。
3. 下载程序（1）使用编程器将生成的HEX文件下载到单片机中。
（2）检查单片机运行是否正常。
4. 实验测试（1）在光照条件下，观察数码管显示的光照强度值。
（2）改变光照强度，观察数码管显示值的变化。
（3）记录不同光照强度下的测试数据。
四、实验结果与分析1. 实验结果显示，数码管能够实时显示当前光照强度值。
2. 当光照强度变化时，数码管显示值也随之变化，说明系统工作正常。
3. 通过对比不同光照强度下的测试数据，可以发现光敏电阻的电阻值与光照强度之间存在一定的线性关系。
五、实训总结1. 通过本次实训，我们掌握了光敏电阻的基本检测方法和技术。
2. 熟悉了光敏电阻在单片机控制系统中的应用流程。
光敏电阻的光电特性实验报告
光敏电阻的光电特性实验报告竭诚为您提供优质文档/双击可除光敏电阻的光电特性实验报告篇一：光敏电阻的光敏特性研究实验报告光敏电阻光敏特性的研究一、实验设计方案1.1、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的光照特性曲线。
2、学习使用电脑实测。
3、学习使用Datastudio软件。
4、学习了解设计性实验的基本方法。
1.2、实验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，（如图1）；入射光强，电射光弱，电阻增大。
光敏电敏感性与人眼对可见光μm的响应很接近，只要人光，都会引起它的阻值变化。
路时，通用白炽灯泡光线或控制光源，但本实验采用激通过两偏振片控制光照强度传感器测出。
阻减小，入阻器对光的（0.4~0.76）眼可感受的设计光控电自然光线作光做光源，并由角速度1.2.1光敏电阻的光照特光电流随照度的变化而称为光照特性。
不同类型的光照特性不同，大多数光敏特性是非线性的。
某种光敏特性如图1所示。
利用光敏电阻的光照特一些材料的光吸收系数。
性改变的规律光敏电阻的电阻的光照电阻的光照性可以测出1.2.2光敏电阻特性图3为某光敏电阻的的关系，利用光敏电阻的光敏阻值与光强特性，可以分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。
光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.1.3.2选用仪器列表二、实验内容及具体步骤：2.1、测绘光敏电阻的光照特性曲线。
（1）按右图连接好电路，电压传感器连接到750接口。
（2）光敏电阻的光源由一激光提供。
并经过两偏振片调整光强后照射在光敏电阻上。
其中一偏振片与角速度传感器相连到750接口。
试验中保持光强从最弱到最强间变化。
（3）打开Datastudio软件，创建一个新实验。
（4）在Datastudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接，并设置采样率。
（5）在Datastudio软件的窗口打开一个图表。
光敏电阻高中实验报告
#### 一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本工作原理和特性。
2. 测量光敏电阻的光照特性曲线。
3. 掌握光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律。
4. 学习利用光敏电阻设计简单的光控电路。
#### 二、实验原理光敏电阻是一种半导体材料制成的电阻器，其电阻值随入射光的强弱而变化。
光敏电阻的电阻值与光照强度呈非线性关系，通常情况下，光照强度越大，电阻值越小。
#### 三、实验仪器1. 光敏电阻模块2. 电阻箱3. 电流表4. 电压表5. 光源（可调光强）6. 开关7. 导线8. 可调电阻9. 恒压电源10. 数据采集器（可选）#### 四、实验内容1. 光敏电阻的暗电阻和暗电流测试（1）将光敏电阻接入电路，调整电阻箱，使电路中的电流表读数为0。
（2）关闭光源，测量光敏电阻的电阻值，记录为暗电阻。
（3）开启光源，调整光强，记录电流表读数，计算光敏电阻的亮电流。
2. 光敏电阻的伏安特性测试（1）调整恒压电源，使电路中的电压保持一定值。
（2）分别在不同光照条件下，记录电流表读数，计算光敏电阻的电阻值。
（3）绘制伏安特性曲线。
3. 光敏电阻的光照特性测试（1）调整光源的光强，从弱到强逐渐增加。
（2）在每种光照条件下，记录光敏电阻的电阻值。
（3）绘制光照特性曲线。
4. 光控电路设计（1）设计一个简单的光控电路，利用光敏电阻实现光亮控制。
（2）根据实验结果，调整电路参数，使电路能够满足实际需求。
#### 五、实验步骤1. 暗电阻和暗电流测试（1）将光敏电阻接入电路，调整电阻箱，使电流表读数为0。
（2）关闭光源，测量光敏电阻的电阻值，记录为暗电阻。
（3）开启光源，调整光强，记录电流表读数，计算光敏电阻的亮电流。
2. 伏安特性测试（1）调整恒压电源，使电路中的电压保持一定值。
（2）分别在不同光照条件下，记录电流表读数，计算光敏电阻的电阻值。
（3）绘制伏安特性曲线。
3. 光照特性测试（1）调整光源的光强，从弱到强逐渐增加。
光敏电阻实验报告
光敏电阻实验报告1.实验目的。
（1）.掌握光敏电阻的工作原理。
（2）.初步了解XPT2046的工作原理。
2.实验工具。
单片机开发试验仪一套（XPT2046芯片）3.实验原理。
一．XPT2046芯片（1）特性：工作电压范围为 2.2V～5.25V支持 1.5V～5.25V 的数字 I/O 口内建 2.5V 参考电压源电源电压测量（ 0V~6）内建结温测量功能触摸压力测量采用 SPI 3 线控制通信接口具有自动 power-down 功能封装： QFN-16、 TSSOP-16 和 VFBGA-48（2）原理框图：芯片引脚分配图：功能引脚描述XPT2046工作原理XPT2046 是一种典型的逐次逼近型模数转换器（ SAR ADC），包含了采样/保持、模数转换、串口数据输出等功能。
同时芯片集成有一个 2.5V的内部参考电压源、温度检测电路，工作时使用外部时钟。
XPT2046 可以单电源供电，电源电压范围为 2.7V～5.5V。
参考电压值直接决定ADC的输入范围，参考电压可以使用内部参考电压，也可以从外部直接输入1V～VCC 范围内的参考电压（要求外部参考电压源输出阻抗低）。
X、 Y、 Z、 VBAT、 Temp和AUX 模拟信号经过片内的控制寄存器选择后进入ADC， ADC可以配置为单端或差分模式。
选择VBAT、 Temp和AUX时可以配置为单端模式；作为触摸屏应用时，可以配置为差分模式，这可有效消除由于驱动开关的寄生电阻及外部的干扰带来的测量误差，提高转换准确度。
4.实验步骤。
1.按如下图所示连接实验相关模块电路：2.编写相关程序并观察实验结果。
5.实验结果。
正常情况下显示电压值当手挡住后显示电压值6.分析与讨论。
通过此次实验，我们了解到了光敏电阻的结构，特性，和工作原理，认识到了光电器件在不同环境下的性质变化以及他们的基本运用。
初步了解了XPT2046芯片的结构以及运行原理，为之后的学校打下了基础。
光敏电阻传感器特性及应用实验
光敏电阻传感器特性及应用实验1.了解光敏电阻的光电特性2.了解光敏电阻暗电流、光电流的测量方法3.掌握光敏电阻的伏安特性、负载特性的测量方法1.分析光敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测亮度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.光敏电阻亮度测量模块；3.导线若干。
光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。
无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）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）急剧减小，电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。
实际上光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。
图1-1 光敏电阻的电极实验原理及内容：光敏电阻的主要参数及测试方法：1、暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。
在测量光敏电阻的暗电流时，应先将光敏电阻置于黑暗环境中30分钟以上，否则电压表的读数会较长时间后才能稳定。
将光敏电阻完全置入黑暗环境中（用遮光罩为光敏电阻遮光，且不通电），使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。
由于光敏电阻的个体差异，某些暗电阻可能大于200兆欧，属于正常现象。
利用图1-2，可以测量光敏电阻的暗电流，图中取E=12V，RL=10M，由电压表读数除以RL，即可得出光敏电阻的暗电流I暗。
2、亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
亮电阻的测试：在一定的光照条件下（移除遮光罩）由Counter输出PWM波驱动LED光源，使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R亮。
利用图1-3，取E=12V，RL=2k。
光敏电阻实验报告.doc
光电探测实验报告系别：电子信息工程学院班级：光电08305班组长：李元帅组员：许满，王成，张舒红，王俐刚，蒋鹏举，罗立实验名称：光敏电阻特性测试实验实验组名：第一组实验时间：2010年三月三十号指导教师：***2010年四月八号实验系列二、光敏电阻特性测试实验一、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二、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验3、光敏电阻光电流测试实验；4、光敏电阻的伏安特性测试实验5、光敏电阻的光电特性测试实验6、光敏电阻的光谱特性测试实验7、光敏电阻的时间响应特性测试实验8、精密的暗激发开关电路设计实验设计实验1：光控灯设计实验（选做）设计实验2：光控大门装置设计实验（选做）设计实验3：天明报知装置设计实验（选做）三、实验仪器1、光敏电阻综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本8、20M 示波器 1台四、实验原理1. 光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。
无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）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）急剧减小，电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。
光敏电阻的结构很简单，图1（a）为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。
在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。
半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。
光敏电阻特性测试实验
光敏电阻特性测试实验一、实验目的了解光敏电阻工作原理、光照特性及伏安特性。
二、实验内容1、光敏电阻暗电阻和亮电阻的测量；2、光敏电阻光照特性测量；3、光敏电阻伏安特性测量；三、实验器件简介光敏电阻又叫光感电阻，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；一般情况下入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
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）。
通常光敏电阻都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性，光谱特性，频率特性，温度特性。
在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。
没有极性，属于纯电阻器件，使用时可加直流也可以加交流。
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。
通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法，在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。
在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的价带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
四、实验原理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。
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，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。
用光敏电阻进行导航1
用光敏电阻进行导航（一）一、实验要求了解光敏电阻的工作原理，会搭建简单的电路实现感知光线强弱的功能，对出现的问题进行思考，总结，并试验不同环境下的感光性能；掌握定时计数器的使用；实现机器人避开阴影行走；二、实验概要1．搭建和测试光敏电阻电路了解光敏电阻的特性，搭建光敏电阻测试电路，进行简单的光的明暗测试。
2．行走和躲避阴影由于光敏电阻分压器的表现类似于前面的胡须，因而只需对触须导航的程序作少许修改就可以使其适用于光敏电阻分压器。
验证当用手在光敏电阻上投一个阴影时，宝贝车机器人是否避开阴影。
试验无阴影，遮住右边的光敏电阻，遮住左边的光敏电阻，同时遮住两个光敏电阻的情况下小车的反应，是否和预期的一样？触须导航时，碰到障碍物一般先后退，然后转弯，左转或右转，在光敏电阻导航时是否也需要先后退再转弯呢？可以修改程序，使得小车反应更加灵敏。
思考：小车追着阴影走该怎么实现？3．对光敏电阻的进一步研究从光敏电阻电路得到的仅有的信息是光的强度高于还是低于阀值。
本实验将介绍一个不同的电路，微控制器能够通过该电路监测并收集足够的信息以确定相对光强。
微控制器从电路得到的值范围从小到大，小值表明光比较强，大值表明光比较弱。
这就意味着基于不同光强不用手工替换不同阻值的电阻，只需调整程序来寻找不同范围的值。
如何做到这一点呢？利用RC充放电电路就可以实现。
那么，这个RC电路的特性如何？你需要先测试一下。
三、实验内容光在机器人和工业控制领域有很广泛的应用。
比如在纺织工业中感应织物转筒的边沿，确定一年中不同时期什么时候打开街灯，什么时候拍照或者什么时候给许许多多的庄稼灌溉。
有许多不同光传感器能提供各种独特功能。
宝贝车集成套件中的光传感器用来探测可见光，并且可以检测不同的光亮度水平。
这样，可以编程使宝贝车识别周围环境的明暗，报告探测到的明暗水平，并且可以寻找手电筒光束或从门口射进黑暗的屋子的光这样的光源。
1．搭建和测试光敏电阻电路1）光敏电阻介绍前面章节所用到的电阻都有固定值，例如220欧，10千欧。
实验光敏电阻测量
2.在电源电压不变的情 θ 况下计算绘出光敏电 0 阻的光照特性曲线。 10 （u=5V） 20 30 (I/I -I的曲线，即cos2θ-I 40 的曲线）
0
I
50
60 70 80 90
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
I(mA) 1.09 1.072 1.032 0.96
二.实验原理
1.光敏电阻伏安特性 光敏电阻在光强一定的情况下（偏振片角度 不 变）时，电阻是一个定值电阻。根据R=U/I,可得到 光强不变时电阻是一条直线，它的斜率就是电阻的 阻值。
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
2.光敏电阻的光照特性
光敏电阻的光照特性是指在一定电压下通过电 阻的电流与光强之间的关系，实际应用过程中 我们一般只需要考虑光敏电阻的光照特性。
θ(度) 0 10 20 30
cosθ 1 0.984808 0.939693 0.866025
cos2θ 1 0.969846 0.883022 0.75
相对光强 1 0.969846 0.883022 0.75
0.85
0.728
40
50
0.766044
0.642788
0.586824
0.413176
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
四、思考题
1、当光照达到一定的强度，光敏电阻的电阻 会否再发生变化？ 2、如果我们改变电流电压方向，测量结果是 否会发生变化？
四.实验步骤
1.在光强不变（偏振片角度θ=60）的情况测量光 敏电阻伏安特性，并画伏安特性曲线。
u(V) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 I(mA) u(V) 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 I(mA)
光敏电阻特性测定实验及分析
光敏电阻特性测定实验及分析何乾伟1 张钰2摘要：随着电子技术的不断发展，光敏电阻作为一种重要的电子元件，由于其具有灵敏度高、反应速度快、体积小和可靠性好等特点而不断被开发，但科学研究以及市场应用对光敏电阻的性能要求也越来越高。
首先简单介绍了光敏电阻的工作原理及主要参数，然后针对光敏电阻的伏安特性和光照特性的测量需要进行了实验设计，完成了对光敏电阻暗电阻、亮电阻、灵敏度、光谱特性、响应时间和频率特性等参数的测量，并分析其中的规律。
关键词：光敏电阻特性分析实验0引言光敏电阻是利用材料或器件的电导率会随外加光源的改变而变化的性质制作的一种不同于普通定值电阻的可变电阻。
由于其灵敏度高、反应速度快、体积小和可靠性好等原因，被广泛运用于各种光控电路之中。
作为一种重要的电子元件，光敏电阻具有许多特性参数。
光敏电阻在无光照的条件下电阻一般很大，当存在光照时，其电阻便会大大下降。
本文针对光敏电阻的伏安特性和光照特性的测量需要进行了实验设计，完成了对光敏电阻暗电阻、亮电阻、灵敏度、光谱特性、响应时间和频率特性等参数的测量，并分析其中的规律，为以后对光敏电阻的研究提供了资料。
1光敏电阻的工作原理及主要参数1.1光敏电阻的工作原理材料或器件受到光照时电导率发生变化的现象称为内光效应。
当光源存在时，发生内光效应，材料或器件吸收的能量使部分价带电子变迁到导带，与此同时，在价带中便形成了空穴，由于载流子个数的增加，材料或器件的导电率也随之增加。
光源消失后，由光子激发产生的电子──空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也将恢复原值。
光敏电阻的制作材料为半导体，它是利用内光效应原理而制作的光电元件。
在光照条件下阻值一般会减小，这种现象称之为光导效应。
光敏电阻是一个可变电阻器件，没有极性，在直流电和交流电压下都可以正常工作。
1.2主要参数暗电流：在一定温度下，光敏电阻不受光照时，通过的电流称为暗电流。
亮电流：在一定温度下，光敏电阻受到光照时，通过的电流称为亮电流。
光敏电阻实验
中国石油大学 智能仪器 实验报告 成 绩：班级： 姓名： 同组者： 教师：光敏电阻实验【实验目的】1、 了解光敏电阻的工作原理；2、 掌握光敏电阻的光电特性，光谱响应特性，频率特性等基本特性；3、 理解光敏电阻的一般应用。
【实验原理】光敏电阻是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化．它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小．光敏电阻通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成的，如图1所示。
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,广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节,照相机的自动曝光 图1 光敏电阻结构图 控制等）及各种测量仪器中。
在光照作用下能使物体的电导率改变的现象称为内光电效应．本实验所用的光敏电阻就是基于内光电效应的光电元件．当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。
这样由于材料中载流子个数增加，使材料的电导率增加，电导率的改变量为p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ （1）在（1）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=⋅∆⋅ （2） 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，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。
图2 光敏电阻的伏安特性曲线图3 光敏电阻的光电特性曲线当光电器件电极上的电压一定时，光电流与入射到光电器件上的光照强度之间的关系称为光照特性。
实验四_2光敏电阻导航
智能机器人实验选修课实验指导书
'子程序 测RCTIME
Test_Photoresistors:
HIGH 6
PAUSE 3
RCTIME 6,1,timeLeft
HIGH 3
PAUSE 3
RCTIME 3,1,timeRight
RETURN
'子程序 运动导航
Navigate:
IF (timeLeft < LeftThreshold) AND (timeRight < RightThreshold) THEN
ELSE
PULSOUT 13, 750
' No flashlight beam, sit still.
PULSOUT 12, 750
ENDIF
PAUSE 20
RETURN
五、思考与练习
1.光敏电阻的阻值是如何感应强光和弱光的？如果光强度介于强和弱之间
10
智能机器人实验选修课实验指导书
会发生什么情况呢？ 2.是什么导致Vo上升至超过或下降至低于BASIC Stamp的I/O引脚的极限电
‘程序 ShadowGuided.bs2 DO IF (IN6 = 0) AND (IN3 = 0) THEN
5
智能机器人实验选修课实验指导书
PULSOUT 13, 850 PULSOUT 12, 650 ELSEIF (IN6 = 0) THEN PULSOUT 13, 750 PULSOUT 12, 650 ELSEIF (IN3 = 0) THEN PULSOUT 13, 850 PULSOUT 12, 750 ELSE PULSOUT 13, 750 PULSOUT 12, 750 ENDIF PAUSE 20 LOOP 3. 用光敏电阻测试 RC 放电延时 （1）连接 RC 延时电路
实验二光敏电阻实验
实验二光敏电阻实验一、实验目的：了解光敏电阻的光谱响应特征、光照特性和伏安特性等基本特性二、基本原理：在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态。
引起电导率的变化，这种现象称为光电导效应。
光电导效应是半导体材料的一种体效应。
光照愈强，器件自身的电阻愈小。
基于这种效应的光电器件称光敏电阻。
光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。
三、需用器件与单元：CSY—2000G主机箱、光源、滤色片、光电器件实验（一）模板、cds光敏电阻、光照度探头。
四、实验步骤：1、亮电阻和暗电阻测量（1）图2-1是光敏电阻实验原理图图2-1 光敏电阻实验原理图（2）按图2-1的光学系统装置图，安装好普通光源和光照度计探头及遮光筒，将主机箱的0~12V的可调电源与普通光源的两个插孔相连，将可调电源的调节旋钮逆时针方向慢慢调到底。
将照度计探头的两个插孔与主机箱照度计输入端“+”、“─”相应连接。
打开主机箱电源，顺时针方向慢慢增加0~12V可调电源，使主机箱照度计显示100LX（按下按钮×1）。
图2-2光敏电阻实验接线图（3）撤下照度计连线及探头，换上光敏电阻。
将光敏电阻的一个插孔连到主机箱固定稳压电源+5V的“+”插孔上。
光敏电阻的另一个插孔连到主机箱电流表输入端的“+”插孔上，电流表输入端“─”插孔与+5V稳压电源的“┴”相连。
（4）在光敏电阻与光源之间用遮光筒连接后，10秒钟左右（可观察主机箱上的定时器）读取电流表（可选择电流表合适的档位20mA档）的值为亮电流I 亮。
（5）将0~12V可调电源的调节旋钮逆时针方向慢慢旋到底后，10秒钟左右读取电流表（20μA档）的值为暗电流I暗。
（6）根据以下公式，计算亮阻和暗阻（照度100LX 、U测5V）R亮=U测 / I亮； R暗=U测 / I暗（7）光敏电阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻；在不同的测量电压（U 测）下有不同的亮阻和暗阻。
光敏电阻特测试实验报告
一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本原理和结构；2. 掌握光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性；3. 学习使用实验仪器和软件进行光敏电阻特性的测试和分析；4. 提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理光敏电阻是一种利用半导体的光致导电特性制成的电阻器件，其电阻值随入射光的强弱而改变。
当光照射到光敏电阻上时，光子能量被半导体材料吸收，使电子从键合状态过渡到自由状态，形成光生载流子，从而改变电阻值。
三、实验仪器与材料1. 光敏电阻：选用硫化镉（CdS）光敏电阻；2. 可调光源：提供不同强度的光照；3. 电阻箱：用于测量光敏电阻的电阻值；4. 电压表：用于测量光敏电阻两端的电压；5. 示波器：用于观察光敏电阻的光电流变化；6. 数据采集器：用于采集实验数据；7. 数据处理软件：用于处理和分析实验数据。
四、实验内容1. 光照特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为5V；（2）分别使用不同强度的光照照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（3）绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
2. 光谱特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为5V；（2）使用不同波长的光源照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（3）绘制光谱波长与电阻值的关系曲线。
3. 伏安特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为0.5V；（2）改变光照强度，记录对应的电阻值；（3）绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
五、实验步骤1. 光照特性测试（1）搭建实验电路，连接光敏电阻、电阻箱、电压表、可调光源等仪器；（2）打开数据采集器，设置采集参数；（3）使用可调光源照射光敏电阻，记录不同光照强度下的电阻值；（4）将数据导入数据处理软件，绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
2. 光谱特性测试（1）搭建实验电路，连接光敏电阻、电阻箱、电压表、可调光源等仪器；（2）打开数据采集器，设置采集参数；（3）使用不同波长的光源照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（4）将数据导入数据处理软件，绘制光谱波长与电阻值的关系曲线。
最新光敏电阻特性测试实验
实验系列二、光敏电阻特性测试实验光通路组件图1-2 光敏电阻实验仪光通路组件功能说明：分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给等测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出等测器件所接收的光照度。
1、实验之前，J4通过彩排线缆与光通路组件的光源接口相连，连接之后电路部分方可对光源对行控制。
光照度计与照度计探头相连（颜色要相对应）2、BM2拨向上时，光源发光为脉冲光，脉冲宽度由“脉冲宽度调节电位器”进行调节（用于做光敏电阻时间响应特性实验）。
3、BM2拨向下时，光源发光为静态光（除做时间响应特性实验外，其它都使用静态光源）。
一、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二、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验3、光敏电阻光电流测试实验；4、光敏电阻的伏安特性测试实验5、光敏电阻的光电特性测试实验6、光敏电阻的光谱特性测试实验7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 8、精密的暗激发开关电路设计实验三、实验仪器1、光敏电阻综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm ） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm ） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本8、20M 示波器 1台 四、实验原理1. 光敏电阻的结构与工作原理它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性。
无光照时，光敏电阻值很大，电路中电流很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中电流迅速增大。
2. 光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数有：(1)光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。
(2)光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
(3)亮电流与暗电流之差称为光电流。
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PAUSE 3
RCTIME 6,1,timeLeft
HIGH 3
' Right RC time measurement.
PAUSE 3
RCTIME 3,1,timeRight
DEBUG CRSRXY, 0, 3,
DEC5 timeLeft,
"
",
DEC5 timeRight
PAUSE 100
LOOP
‘程序 ShadowGuided.bs2 DO IF (IN6 = 0) AND (IN3 = 0) THEN
5
智能机器人实验选修课实验指导书
PULSOUT 13, 850 PULSOUT 12, 650 ELSEIF (IN6 = 0) THEN PULSOUT 13, 750 PULSOUT 12, 650 ELSEIF (IN3 = 0) THEN PULSOUT 13, 850 PULSOUT 12, 750 ELSE PULSOUT 13, 750 PULSOUT 12, 750 ENDIF PAUSE 20 LOOP 3. 用光敏电阻测试 RC 放电延时 （1）连接 RC 延时电路
'Right photoresistor detects
GOSUB Back_Up
'shadow,back up & turn left.
GOSUB Turn_Left
ELSE
'Neither photoresistor detects
GOSUB Forward_Pulse
'shadow,apply a forward pulse.
GOSUB Turn_Left
'(left twice).
GOSUB Turn_Left
ELSEIF(IN6=0)THEN
'Left photoresistor detects
GOSUB Back_Up
'shadow,back up & turn right.
GOSUB Turn_Right
ELSEIF(IN3=0)THEN
4. 用手电筒光束引导机器人小车运动 操作步骤：
a.把光敏电阻的采光面指向机器人小车前方的地面。 b.连接电源至电路板、伺服。 c.输入、保存并运行程序。 d.用没有手电筒光下的timeLeft 的值（表7-1）代替
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LeftAmbient CON 指令中相应的值108。 用没有手电筒光束下的timeRight 的值代替 RightAmbient CON 指令中相应的值114。 用使用手电筒光束照射下的timeleft 的值代替 leftAmbient CON 指令中相应的值20。 用使用手电筒光束照射下的timeRight 的值代替 RightAmbient CON 指令中相应的值22。 e.把机器人小车放在准备沿手电筒光束行走的地面上。确保它始终连接在串 口线上，这样可以在Debug Terminal 窗口中显示测量结果了。 示例程序：
形成放电回路，放电时间为RC 。如果光敏电阻的阻值由于光线比较暗而非常大， 那么电容放电的时间就比较长。如果光敏电阻的阻值由于表面接受的光照比较强 而非常小，电容将很快释放完所有的电荷。测量电容的电压下降至1.4V 所需的 间。 操作步骤：
a.连接电路板至电源。 b.输入、保存并运行程序。 c.利用阴影遮住连接至P6 的光敏电阻，并观察因为光线变暗而导致所测时 间的值不断增大。 d. 用天花板上的灯直接照射在光敏电阻的采光表面上，或用手电筒直接照 射在上面，所测量的时间应该变得非常小。在下表中记录延时值。
压的呢？使Vo的值发生变化的电路是什么？ 3.极限电压是什么意思？BASIC Stamp 的I/O引脚的极限电压是多少？ 4. 【选答】试试把你的Boe-Bot 放到光照条件比较差的房间里去，但是该房
相应的存贮值由 1变为 0。 示例程序： ‘程序 TestPhotoresistor.bs2 DEBUG "PHOTORESISTOR STATES", CR, "Left Right", CR, "------- --------" DO DEBUG CRSRXY, 0, 3, "P6 = ", BIN1 IN6, " P3 = ", BIN1 IN3 PAUSE 100 LOOP
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'子程序 测RCTIME
Test_Photoresistors:
HIGH 6
PAUSE 3
RCTIME 6,1,timeLeft
HIGH 3
PAUSE 3
RCTIME 3,1,timeRight
RETURN
'子程序 运动导航
Navigate:
IF (timeLeft < LeftThreshold) AND (timeRight < RightThreshold) THEN
PULSOUT 13, 850
' Both detect flashlight beam,
PULSOUT 12, 650
' full speed forward.
ELSEIF (timeLeft < LeftThreshold) THEN ' Left detects flashlight beam,
五、实验步骤
1. 连接并测试光敏电阻电路 (1) 连接光敏电阻电路
a.断开电路板和伺服与电源的连接。 b.参照图 4-2-2 的电路接线图，连接图 4-2-1 所示的电路。
图 4-2-1 光探测电路示意图
图 4-2-2 光探测电路接线图
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(2) 使用不同的电压分压器进行试验 a.每次修改电路前要先断开电路板与电源的连接。 b.用其它电阻逐一代替2kΩ 的电阻：1kΩ、4.7kΩ 。 c.利用程序测试各分压器组合，并判断在现有光照条件下，哪个电阻工作
ENDIF
LOOP
'子程序
Forward_Pulse:
'Send a forward pulse.
PULSOUT 12,650
PULSOUT 13,850
PAUSE 20
RETURN
4
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Turn_Left: FOR pulseCount=0 TO 20 PULSOUT 12,650 PULSOUT 13,650 PAUSE 20 NEXT RETURN Turn_Right: FOR pulseCount=0 TO 20 PULSOUT 12,850 PULSOUT 13,850 PAUSE 20 NEXT RETURN Back_Up: FOR pulseCount=0 TO 40 PULSOUT 12,850 PULSOUT 13,650 PAUSE 20 NEXT RETURN
a.断开电路板、伺服与电源的连接。 b.参考图 4-2-4 电路接线图，连接图 4-2-3 所示的电路。
图 4-2-3 光敏电阻测试 RC 延时电路示意图
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图 4-2-4 光敏电阻测试 RC 延时电路接线图
（2）利用 BASIC Stamp 测量 RC 延时 当P6 发送1 时，实际上是用5V 电压为电容充电。充电后，电容与光敏电阻
PULSOUT 13, 700
' pivot left.
PULSOUT 12, 700
ELSEIF (timeRight < RightThreshold) THEN ' Right detects flashlight beam,
PULSOUT 13, 800
' pivot right.
PULSOUT 12, 800
三、实验内容
1. 连接并测试光敏电阻电路 2. 编程使 Boe-Bot 小车漫游并避开阴影目标，或用阴影导航 3. 用光敏电阻测试 RC 放电延时 4. 用手电筒光束引导机器人小车运动
四、实验原理
光敏电阻（硫化镉）的阻值与光照度成反比关系，即黑暗导致高阻值，明亮 导致低阻值。利用光敏电阻作为光传感器，通过检测不同的光强度，可以识别白 与黑边沿、报告明亮和黑暗程度、搜寻光源等。
‘程序 FlashControlled.bs2 DEBUG "Program Running!" ‘常数 LeftAmbient CON 108 RightAmbient CON 114 LeftBright CON 20 RightBright CON 22 LeftThreshold CON LeftBright + LeftAmbient / 2 * 5 / 8 RightThreshold CON RightBright + RightAmbient / 2 * 5 / 8 ' 变量 timeLeft VAR Word timeRight VAR Word ' 初始化 FREQOUT 4, 2000, 3000 ' 主程序 DO GOSUB Test_Photoresistors GOSUB Navigate LOOP
ELSE
PULSOUT 13, 750
' No flashlight beam, sit still.
PULSOUT 12, 750
ENDIF
PAUSE 20
RETURN
五、思考与练习
1.光敏电阻的阻值是如何感应强光和弱光的？如果光强度介于强和弱之间
10
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会发生什么情况呢？ 2.是什么导致Vo上升至超过或下降至低于BASIC Stamp的I/O引脚的极限电