实验一光电二极管光电三极管光照特的测试PPT参考课件
光电技术实验PPT课件
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36
使用光控双向可控硅控制灯光照明
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37
实验六 单通道红外遥控系统的制作与应用
红外线遥控系统工作原理
红外线 红外线 红外线接收及
发射单元
信号处理单元
受控制 单元
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38
555集成电路
VR≥Vct（即2Vcc/3）时，R＝1，Vo＝0，D对地短路；
Vs≤Vcc/3时，S＝1，Vo＝1，D对地断路。
在工程计算中，常按照经验公式，即当负载电阻为最佳 负载电阻值时，输出电压U＝（0.6 － 0.7）Uoff 。
最佳负载电阻值与入射光通量有关，它随入射光通量的 增大而减少。
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15
硅光电池的负载特性测试装置
注：RL的电阻值由调节旋钮的位置读出。
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16
实验三
光电二极管及光电三极管 光照特性测试
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17
光电二极管
工作原理及电路符号
伏安特性曲线
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18
光电三极管
工作原理及电路符号
伏安特性曲线
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19
光电二极管的负载特性测试装置
注：电流指示用200mV电压表并联取样电阻的方法，因
取样电阻值为10K，故电压表指示10mV等效为
1μA。
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20
光电三极管的负载特性测试装置
注：电流指示用200mV电压表并联取样电阻的方法，因
6、注意“SWP.VOR”旋钮顺时针转到底（CAL位置）。
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13
实验二 硅光电池负载特性测试
硅光电池
工作原理及电路符号
伏安特性曲线
.
14
硅光电池的负载特性
在某一照度下，硅光电池的输出端电压 U 及输出电流I 随着负载电阻而变化，因此，其输出功率 P＝UI 与负载 电阻 RL 的阻值有关。当 RL 等于最佳负载电阻 Ropt情 况下可获得最大的输出功率。
光电子实验
目录实验一发光二极管、光电二极管和光电三极管的应用实例（光开关）实验二光电器件伏安特性测试实验实验三光电器件光照特性测试实验实验四制作简易光功率计和测量激光器的光功率实验五LED光源I —P特性曲线测试实验一发光二极管、光电二极管和光电三极管的应用实例（光开关）实验目的：1. 具体了解常用半导体光电器件的使用方法和电路，培养同学的动手能力。
2. 通过实验中的应用光电器件的电路的制作，提高分析和解决实际问题的能力。
实验器材：1. 半导体光电器件：发光二极管、光电二极管、光电三极管、反射型光电开关。
2. 电子器件：半导体三极管（NPN型：9013）、电阻3. 电路板（Light Switch Circuit ）、导线、焊接材料、干电池（6V ）。
4. 工具：万用电表、电烙铁、剪刀、镊子。
实验内容和步骤：1. 发光二极管（LED的研究1）按照图1-1连接电路板（Light Switch Circuit ）中Fig.1所示的电路，发光二极管相对于电源处于正向连接。
观察发光二极管的发光情况，记录毫安表的电流及其方向；发光二极管引脚图图1-12）按照图1-2连接电路板（Light Switch Circuit ）中Fig.1所示的电路，发光二极管相对于电源处于反向连接，观察发光二极管的发光情况，记录毫安表的电流及其方向;图1-22. 光电二极管（photodiode）的研究1）按照图1-3连接电路板（Light Switch Circuit对于电源处于正向连接。
测量并记录其电流及其方向;2）按照图1-4连接电路板（Light Switch Circuita）有光照时和b）无光照时时电流，并作记录（包括电流的方向）；3. 光电三极管的研究1）按照图1-5连接电路板（Light Switch Circuit对于电源处于反向连接。
图1-3图1-5光电三极管引脚图）中Fig.2所示的电路，光电二极管相）中Fig.2所示的电路，光电二极管相对于电源处于反向连接。
PN结型光电二极管ppt课件
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
基本概念
在光电器件中,自发发射、受激辐 射和受激吸收过程总是同时出现的。 但对于各个特定的器件,只有一种 机理起主要作用。这三种作用机理 对应的器件分别是：发光二极管、 半导体激光器和光电二极管。
缺点
倍增为随机性的，放大电流的随机性或 不可预测性限制了管子的灵敏度，所以， 在设计雪崩管时应注意尽量减小随机性。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
硅雪崩型光电二极管管心的结构图
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
Picture of PIN Photodiode PIN光电管照片
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
三、雪崩型光电二极管--APD
由于普通光电二极管产生的电流微弱，进行放大和处理 时将引入放大器噪声。为了克服这种缺点，有必要加大 光电管的输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。
二极管上不加电压，利用PN结在受光照时 产生正向电压的原理，把光电二极管用作 光致发电器件，这种器件称为光电池。 光纤传感器中这两类器件都得到应用。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
《光电测试技术》课件
介绍光电测试在工业生产中的具体应用案例，如质量检测、自动化控制和无人机导航。
结语
1 发展趋势
2 展望与建议
展望光电测试技术的未来发展，如新材料 应用、智能化测试和高精度测量。
提出展望光电测试技术的建议，如加强教 育培训、促进技术创新和加强国际合作。
基本原理
解释光电测试的基本原理，从光电传感器到仪器的测量过程。
光电传感器
种类及特点
介绍不同类型的光电传感器及 其特点，如光敏电阻、光电二 极管和光电三极管。
测量原理
解释光电传感器的测量原理， 从光的吸收到电信号的转换过 程。
应用场景
展示光电传感器在各种实际场 景中的应用，如自动化生产、 安防监控和机器人导航。
光电仪器
种类及特点
概述不同类型的光电仪器，如光功率计、光谱分析仪和光学显微镜，并介绍它们的特点。
选择与应用
提供选择光电仪器的指导，并探讨它们在各个行业中的具体应用。
校准与维护
介绍光电仪器的校准和维护方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。
光电测试方案
1
流程及步骤
详细说明光电测试的流程和步骤，包
指标及判定标准
2
括准备、测试和数据分析。
列举常见的光电测试指标，并解释它
们的判定标准和合格要求。
3
结果的分析与处理
讨论对光电测试结果进行分析和处理 的方法和技巧。
典型案例
电子产品中的应用
展示光电测试在电子产品中的具体应用案例，如手机、平板电脑和光纤通信设备。
医疗器械中的应用
探索光电测试在医疗器械中的应用案例，如医用光学成像、生物传感器和健康监测设备。
《光电测试技术》PPT课 件
4光电检测器件(3)光电二极管解析PPT课件
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
无人遮挡红外线时，PD接收到红外线，光电源使VT1导通，其集电极呈低 电平；当有人进出遮挡红外线时，VT1截止，其集电极呈高电平。当人进入或走 出卫生间时，集电极输出一个正脉冲。
2020年9月28日
光电二极管的应用1：卫生间灯光自动控制
电路Ⅱ是微分触发电路，当人体进出遮挡红 外线时，VT1集电极产生一个正脉冲。由于C1的 电压不能突变，在R3上形成一个尖脉冲，它使 VT2触发导通，其波形如图所示。
电路Ⅳ是驱动电路，由VT4驱动继电器K。当3脚输出高电平时，VT4导通， K吸合，灯亮；3脚输出低电平时，灯灭。
2020年9月28日
光电二极管的应用2：光电路灯自动控制
2020年9月28日
光电二极管的典型应用电路
hν
2020年9月28日
RL
Vo
EБайду номын сангаас
+E hν
Vo RL
应用电路
光电二极管的典型应用电路
2020年9月28日
光电二极管的应用：光电式转速表
光源l发出的光线经透镜2会聚成平行光束，照射到旋转物体上的反光纸4反射回来， 经透镜5聚焦后落在光敏二极管6上。它产生与转速对应的电脉冲信号，经放大整形电路8 得到了TTL 电平的脉冲信号，再经频率计电路9处理后由显示器10显示出每分钟或每秒钟 的转数即转速。
C
_
Rf
Rf
Rf
_
2CR
A
+
Vo
A
+
Vo
RL 2CR
电流放大型
电压放大型
2020年9月28日
3.3 光电二极管与光电三极管
光电二极管-光电三极管-光耦识别与检测方法图解
光电二极管-光电三极管-光耦识别与检测方法图解[1]光电器件是指能将光信号转换为电信号的电子元器件，包括光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。
光电二极管有一个PN结，光电三极管有两个PN结，图1所示为金属壳封装、透亮塑封、树脂封装光电二、三极管形状。
[2]光电二极管的为“VD”、图形符号见图2。
靠近管键或色点长脚是正极，短脚是负极。
[3]光电二极管的最高工作电压URM是指在无光照、反向电流不超过规定值（常为0.1μA）的前提下允许加的最高反向电压，光电流IL是指在受到光照时加有反向电压时所流过的电流，如图3所示。
光电灵敏度Sn是指光电二极管的光电流IL与入射光功率之比，Sn越高越好。
[4]光电二极管通常工作在反向电压状态，如图4所示。
无光照时，VD截止，反向电流I=0，负载电阻RL上的电压UO=0。
有光照时，VD的反向电流I明显增大并随光照强度的变化而变化，这时UO也随光照强度的变化而变化，从而实现了光电转换。
[5]光电三极管的为“VT”、图符如图5所示，有NPN、PNP型光电三极管两类。
其基极即为光窗口，因此它只有放射极e和集电极c两个管脚，靠近管键或色点的是放射极e（长脚），另一脚是集电极c（短脚）；少数光电三极管基极b有引脚，用作温度补偿。
[6]光电三极管可以等效为光电二极管和一般三极管的组合元件，如图6所示。
光电三极管基极与集电极间的PN结相当于一个光电二极管，在光照下产生的光电流IL又从基极进入三极管放大，因此光电三极管输出的光电流可达光电二极管的β倍。
光电二极管和光电三极管各有特点，要求线性好、工作频率高的场合应选用光电二极管；要求灵敏度高时，应选用光电三极管。
[7]光电二极管和光电三极管可用万用表检测：万用表置“R×1k”挡，红表笔（表内电池负极）接光电二极管正极或光电三极管放射极e（NPN型，下同），黑表笔接光电二极管负极或光电三极管集电极c。
用一遮光物遮住透亮窗口，如图7所示，这时表针应指无穷大。
《光电二极管》课件
光电二极管的工作原理
当光线照射在光电二极管的 PN 结上时，光能将某些电子从半导体原子的价带跃迁到导带，这些电子被称为光 电子。光电子向结的 N 区移动时，会在 PN 结上产生电信号。
光电二极管的不同类型
普通二极管
只允许单向传输，不能在电子导通时输出光信号。
光控二极管
通过光控效应，将光线转换为电信号，作用于电路中，输出电流或电压信号。
2
工业领域
广泛应用于激光打标机、激光切割机、机器视觉等设备中。
3
医疗领域
广泛应用于光学照明、医疗诊断、生物成像等领域。
4
市场前景
光电二极管市场随着科技的发展将会不断拓展，市场容量持续扩大，预计未来几年将保持稳 步增长。
成功应用光电二极管的案例
条形码识别
光电二极管广泛应用于条形码扫 描器中，可以快速读取条形码上 的信息。
《光电二极管》PPT课件
欢迎大家来到本次的《光电二极管》PPT课件。本次分享将向大家介绍光电二 极管的定义、原理、结构与制作方法、性能表征、应用与市场、以及未来展 望。
光电二极管的定义
光电二极管是一种可以将光信号转换成电信号的半导体器件。通过光子的照 射，产生光生载流子，并使其在电场作用下发生漂移运动，控制器件导通和 截止状态。
太阳能电池板
太阳能电池板中的光电二极管可 以将阳光转换为电信号，将其储 存入电池或输 可以与传感器相结合，形成智能 路灯，具备自动感应、远程控制、 多种显示模式等智能功能。
光电二极管的认识与未来展望
通过本次分享，大家对光电二极管有了更深入的了解。光电二极管因其应用 领域广泛，市场前景良好，未来发展趋势必将更加广阔。
光电晶体管
通过光电效应，将光线转换为导通电流信号，并放大输出到上游电路。
光电二极管与光电三极管
光电二极管与光电三极管
一、光电二极管
1、定义及结构
光电二极管（简称光二极管）又称为光敏二极管，是一种集光检测、
光放大、光信号处理等功能为一体的特殊型号的二极管。
光二极管由一种
金属包覆绝缘层，上面涂有一层光敏物质的接点，以及一个共享电极（称
为公共极），以及一个用于放大的三极管组成。
2、工作原理
光二极管的电路原理与普通二极管相同，都是由电流通过接点的光敏层，来激发其中的光敏物质，从而使其产生从正向到反向（又称反向偏移）的电势差。
激发电压可在可见光（380nm到780nm）的波长范围内发挥最
大的作用，并伴随着电流的衰减，从而使输出信号电压随着距离的增加而
减小。
3、应用
光二极管由于具有高敏感度、快速响应、高对信号的采集和处理能力，以及可以容易扩大到大规模并行系统，因此广泛应用于遥控、热量报警、
红外报警、防盗、天然气报警等等各种类型的报警装置中。
同时，它也被
广泛应用于数据通信，它可以将一组电信号转变成光信号，作为数据传输
的媒介，可以提高电信号的传输距离和信号的稳定性。
1、定义及结构。
实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试 .ppt
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
与照度的关系。
二、工作原理
1. 光电池具有半导体结型器件无源直接负载下的工作特
性，工作原理如图1所示。 RL外接负载为，Ip为光电
流，ID为二极管结电流。
光
Iφ
N
P
ID
RL
③ 电流增益
电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳
极电流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与
阴极光照灵敏度的比值来确定，即：
G IA IK
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。
1. 了解光电倍增管的基本特性。 2. 学习光电倍增管基本参数的测量方法。 3. 学会正确使用光电倍增管。
二、实验原理
1. 工作原理
光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳 极所组成的，由图1所示。
a) 侧窗式
b) 端窗式
c) 原理示意图
图1 光电倍增管外形与结果原理示意图
当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出光 电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并加速 后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上的新电 子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又被D1～D2 之间的电场所加速，打到第二个倍增极D2上。并从D2上撞 击出更多的新的二次电子。如此继续下去，使电子流迅速 倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电子流比阴极发射 的电子流一般大105～104倍。这就是真空光电倍增管的电 子内倍增原理。
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形成光生电势，产生光电流，如图1所示
图1 光电二极管工作原理图
1-3
2. 光电三极管的原理性结构如图2所示。正常运用时，集电 极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置， 集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光
电流Ip向基区注入，同时在集电极电路产生了一个被放大
1-7
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
与照度的关系。
1-9
二、工作原理
1. 光电池具有半导体结型器件无源直接负载下的工作特
性，工作原理如图1所示。 RL外接负载为，Ip为光电
流，ID为二极管结电流。
光
Iφ
S为光电流灵敏度，短路电流ISC和照度E成正比。
② 当开路时，（RL=∞），（1）式外电流I=0则开路电压为：
Voc
VT
ln(1
Ip ISC
)
开路电压Voc与照度E几乎无关；所有照度下的开路电压Voc趋 于光电池正向开启电压V=0.6伏，并小于这个电压值。
1-11
③ 最佳负载，负载在RL=0～∞之间变化按经验公式求出最佳
负载：
R o p tV Im m(0 .6~ Is 0 c.8 )V o c(0 .6~0 .8 )V S o E c
当RL≤Ropt时，并忽略光电池结电流，负载电流近似等于恒
定短路电流。
当RL>Ropt时，光电池结电流按指数增加,负载电流近似于指
数形式减小。
1-12
三、实验内容
1. 测定电池零负载下Ip和E的关系。
2. 测定光电池不同负载情况下特性数据。
1-13
四、实验仪表和器材
硅光电池、照度计、钨丝灯、调压变压器、直流 稳压电源、毫伏电压表、微安表、电阻和电位计 等。
1-14
五、实验线路装置
光电池负载实验线路装置如图2所示。
照度计 调压变压器
RL
A R3
R5R6C10 NhomakorabeaΩmv
G1
I2 R4 I1 100Ω
1-5
三、实验内容
1. 测量光电二极管的光电流和照度特性曲线。 2. 测量光电二极管不同照度下的伏安特性曲线。
1-6
四、实验仪器及装置
1. 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。
2. 实验装置如图4。
照度计
直流稳压电源
μA
调压变压器
光电探测器
图4 光电二极管光照特性测试装置
B
图2 光电池负载实验装置
μA
VE
G
1-15
光电池受光照后，产生光电流I2。在A、B两点的毫 伏电压会产生偏转。调节稳压电源VE后，产生补偿 电流I1，I1和光电流I2方向相反。调节电位计R5（粗 调）和R6（细调）使补偿电流I1与光电流I2相减，并
促使毫伏电压表G1指示为零。此时，表示A点和B点 电位相同。相当于光电池在A、B二点外电路为零状 态下工作，根据电路平衡条件：
SA
IA
(A
Im)
1-22
③ 电流增益
电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳
极电流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与
阴极光照灵敏度的比值来确定，即：
G IA IK
或 G SA
1-18
二、实验原理
1. 工作原理
光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳 极所组成的，由图1所示。
a) 侧窗式
b) 端窗式
c) 原理示意图
图1 光电倍增管外形与结果原理示意图
1-19
当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出光 电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并加速 后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上的新电 子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又被D1～D2 之间的电场所加速，打到第二个倍增极D2上。并从D2上撞 击出更多的新的二次电子。如此继续下去，使电子流迅速 倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电子流比阴极发射 的电子流一般大105～104倍。这就是真空光电倍增管的电 子内倍增原理。
11
IA
10
1-21
3. 光电倍增管的特性和参数
① 阴极光照灵敏度
②
阴极光照灵敏度定义为光电阴极的光电流IK除
以入射光通量φ所得的商：
SK
IK
(A
Lm)
国际照明委员会的标准光照相应于分布温度为
2859K的绝对黑体的辐射。
② 阳极光照灵敏度
阳极光照灵敏度定义为阳极输出电流IA除以入射光
通量φ所得的商：
1-20
2. 供电分压器和输出电路
光电倍增管的极间电压的分配一般是由图2所示的串联 电阻分压器执行。
最佳的极间电压分配取决于三个因素：阳极峰值电流、 允许的电压波动以及允许的非线性偏离。
K
A
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
IK 12 3 4 5 6 7 8 9
-HV
图2 光电倍增管供电电路
3. 的电流： IC(1)IpIp
4. β为电流放大倍数。
图2 光电三极管工作原理图
1-4
3. 光电二极管和光电三极管的伏安特性曲线
I
E4>E3>E2>E1>E0
E4
E3 E2
E1 E0
0
U
图3（a）光电二极管伏安特性曲线
I
E4>E3>E2>E1>E0
E4
E3 E2 E1
E0
0
U
（b）光电三极管伏安特性曲线
N
P
ID
RL
I
A
图1 光电池工作原理图
1-10
2. I为通过负载的外电流：
IIIDIIsc(ev/vT 1)
其中ISC为光电流反向饱和电流。当 V T
KT q
为温度电压当量
时，负载RL上的电压V=IRL 给光电池正向偏压。
① 当零负载时（RL=0），（1）式外电流为短路电流：
②
Isc Ip SE
③
1-0
实验一 光电二极管、光电三极管
光照特性的测试
－、目的要求
1. 掌握光电二极管的工作原理和使用方法。 2. 进一步了解光电二极管的光照特性和伏安特
性，为设计光电系统前置放大器打下基础。
1-2
二、工作原理
1. 光电二极管是结型半导体光伏探测器件。当入射光子 能量大于材料禁带宽度时，半导体吸收光子能量将产 生电子空穴对。产生在PN结内的电子空穴对在内建电
I2R 3(I1I2)R40
则光电流为： I2(R 4R 4R 3)I1(1 0 0 1 0 0 1 0 0 )I11 2I1
1-16
实验三 光电倍增管特性和参数的
测试
一、实验目的
1. 了解光电倍增管的基本特性。 2. 学习光电倍增管基本参数的测量方法。 3. 学会正确使用光电倍增管。