光敏二极管特性实验

合集下载

光敏二极管特性实验

光敏二极管特性实验一、实验目的通过实验掌握光敏二极管的工作原理及相关特性，了解光敏二极管特性曲线及其测试电路的设计。

二、基本原理1、光敏二极管工作原理（详见红外功率可调光源曲线标定实验）。

2、光敏二极管特性实验原理光敏二极管在应用中一般加反向偏压，使得其产生的光电流只与光照度有关。

图1-9中，当光照为零时，光敏二极管不会产生广生载流子，也没有其他电流流过，整个电路处于截止状态；当有光照时，光敏二极管产生光电流，由于放大器的正负输入端虚短，放大器输出负电压。

再二级放大，然后用跟随器输出。

并且光照越强，输出电压越大。

图1-9光敏二极管特性测试图三、实验仪器1、光电检测与信息处理实验台（一套）2、红外功率可调光源探头3、红外接收探头4、光电信息转换器件参数测试实验板5、万用表6、光学支架7、导线若干四、实验步骤1、按图1-9连接实验线路。

（1）把光电信息转换器件参数测试实验板插在光电检测综合试验台的总线模块PLUG64 - 1、PLUG64 - 2、PLUG64 - 3的任意位置上；（2）由光敏二极管探头的两个输出接线端PIN1、PIN2分别引出导线连接到试验台的总线模块的22 （负极）和24 (正极)接线端；(3)在光电信息转换器件参数测试实验板上的JP2的‘ 1 ' ‘ 2'加上跳帽;JP1的‘1' ‘ 2'加上跳帽；(4)用连接导线将总线模块的40接线端引出，作为光敏二极管电压的输出测试点；(5)连接总线模块上的+ 5V、一5V、AGND和模拟电源的对应接线端子；(6)用万用表检查实验线路保证线路连接准确无误后进入下一步。

2、打开电源，调节线性光源的输入电压值，从而改变光源的输出功率；对应不同的功率值用万用表测试40接线端的光电池的输出电压值。

3、将所测得的结果填入表格七，并在图1-10中绘出功率一电压曲线。

表七功率一电压数据表格Jl\—0.5ii图1-10 功率一电压特性曲线五、思考题光敏二极管在应用时一般加反向偏压，其目的是什么？。

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(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。

【精选】实验二光敏二极管特性实验

实验二光敏二极管特性实验一:实验原理:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。

无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。

当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。

光敏二极管结构见图(6)。

二:实验所需部件:光敏二极管、稳压电源、负载电阻、遮光罩、光源、电压表(自备4 1/2位万用表).、微安表三:实验步骤:按图(7)接线,注意光敏二极管是工作在反向工作电压的。

由于硅光敏二极管的反向工作电流非常小，所以应提高工作电压，可用稳压电源上的+10V。

1、暗电流测试用遮光罩盖住光电器件模板,电路中反向工作电压接±12V,打开电源，微安表显示的电流值即为暗电流，或用4 1/2位万用表200mV档测得负载电阻RL上的压降V暗，则暗电流L暗=V暗/RL。

一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。

可在试件插座上更换其他光敏二极管进行测试比较。

2、光电流测试:取走遮光罩，读出微安表上的电流值,或是用4 1/2位万用表200mv档测得RL上的压降V光,光电流L光=V光/RL。

3、灵敏度测试:改变仪器照射光源强度及相对于光敏器件的距离，观察光电流的变化情况。

4、光谱特性测试:不同材料制成的光敏二极管对不同波长的入射光反应灵敏度是不同的。

由图（8）可以看出，硅光敏二极管和锗光敏二极管的响应峰值约在80~100μm，试用附件中的红外发射管、各色发光LED、光源光、激光光源照射光敏二极管，测得光电流并加以比较。

图（8）光敏管的伏安特性曲线图（9）光敏二极管的光谱特性曲线注意事项:本实验中暗电流测试最高反向工作电压受仪器电压条件限制定为±12V （24V），硅光敏二极管暗电流很小，不易测得。

光敏管的应用-----光控电路一:实验目的:了解光敏管在控制电路中的具体应用。

APD光电二极管的特性测试及应用研究1

由于硅半导体工艺技术业已完善成熟，特别容易与其他微电子器件结合，而且在制作硅基半导体器件时的Si薄膜材料有晶体型，无定型和多孔型等多种形式，应用灵活方便。因此硅基光电探测器对于探测波长为200nm-900nm的波段应用越来越普遍，而且在这个波段Si基光电子探测器的响应度比较高，但是随着波长的增加到1000nm左右的时候器件敏感响应度会很低。
[5]王庆有.光电传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.10.
[6]其他：可网上搜索查找相关中文和外文文献。
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
查阅文献资料，确定方案，写文献综述
2014.1.18-3.20
2
学习APD光电二极管的工作原理
2014.3.21-3.30
3
理解APD光电二极管的各项参数指标并测试
因此，拓宽硅基光电探测器件的探测波长范围及探测效率，不仅成为一个较为热点的研究领域，引起了各国科研工作者的兴趣，同时也成为光通信领域迫切需要克服的难题，是市场应用所需迫切解决的问题。最近几年人们尝试了各种方法来提高Si基APD的近红外探测效率，其中有增加Si基APD吸收层的厚度从而提高光子在Si中的吸收，然而随着APD体积的增加，不但提高了近红外处的量子效率，同样增加APD器件的暗电流和噪声，也提高了APD的响应时间，所以用这种方法提高APD近红外的敏感率并不是最好的方法。还有一种方法就是在APD器件表面设计一层防反射层，这层防反射层可以使入射光在APD器件的表面发生多次反射，从而增加了透入到器件内部的光子，也不会增加APD器件的体积，但是这种方法对工艺制作流程要求严格，成本较高，虽然能提高器件的整体效果但依然不能将1064nm处的光探测效率提高到理想的程度。
制约硅基APD在近红外方向特别是1064nm波段发展的原因有两个，第一，硅的禁带宽度是1.12eV，从而导致硅对1100nm处光的吸收截止。Si是间接带隙材料，在300K时硅的禁带宽度是1.12eV。因此硅的吸收截止波长是1100nm。从而导致由间接半导体材料制做的APD器件在截止波长附近吸收效率非常低。为了使硅基APD在1064nm处获得较高的量子效率，人们研发出使用其它半导体材料(锗、铟或者砷化镓)制作光电子器件，但是这些材料的光电子器件暗电流和噪声比较高，价格昂贵，而且与硅的晶格不匹配。或者改变硅基APD的结构设计，还可以使用飞秒激光微构造技术，来改变硅在近红外处的光吸收特性。第二，APD制造工艺过程中必须引入尽可能少的缺陷以减少暗电流，从而保证器件具有较高的信噪比。

光电二三极管特性测试实验报告

光敏二极管特性测试实验一、实验目的1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法；2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。

二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根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本四、实验原理1、概述随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。

光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。

光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。

从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。

从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。

不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。

例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。

这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。

又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。

因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。

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。

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）。

光电传感器系列实验

东南大学物理实验报告姓名学号指导教师日期报告成绩实验名称光敏传感器的光电特性研究目录实验一光敏电阻特性实验实验二光敏二极管特性实验一、实验目的：1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线；2、了解硅光电池的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线；3、了解硅光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线；4、了解硅光敏三极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线。

二、实验原理：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，它可用于检测直接引起光强度变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可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。

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。

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。

光敏元件特性实验报告

一、实验目的1. 了解光敏元件的基本工作原理和特性。

2. 掌握光敏元件在不同光照条件下的电阻变化规律。

3. 学习光敏元件在电路中的应用。

二、实验原理光敏元件是一种将光信号转换为电信号的半导体器件。

它利用光电效应，使半导体材料在光照条件下电阻值发生变化。

光敏元件的电阻值与入射光的强度呈反比关系，即光照强度越强，电阻值越小；光照强度越弱，电阻值越大。

三、实验仪器与材料1. 光敏元件：光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等。

2. 电源：直流电源，电压范围0-15V。

3. 电阻：固定电阻、可变电阻等。

4. 电位器：电位器，用于调节电路中的电压。

5. 电流表：用于测量电路中的电流。

6. 电压表：用于测量电路中的电压。

7. 光源：可调光源，用于模拟不同光照条件。

8. 连接线：用于连接实验电路。

四、实验步骤1. 光敏电阻特性测试（1）将光敏电阻与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。

（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。

（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电阻值。

2. 光敏二极管特性测试（1）将光敏二极管与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。

（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。

（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电流值。

3. 光敏晶体管特性测试（1）将光敏晶体管与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。

（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。

（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电流值。

五、实验结果与分析1. 光敏电阻特性实验结果显示，光敏电阻的电阻值随着光照强度的增加而减小，随着光照强度的减小而增大。

这说明光敏电阻具有良好的光敏特性。

2. 光敏二极管特性实验结果显示，光敏二极管的电流值随着光照强度的增加而增大，随着光照强度的减小而减小。

光电二极管特性测试及其变换电路

或 (1)
式中，为波长为时的入射光功率；为光电探测器在入射光功率作用下的输出信号电压；则为输出用电流表示的输出信号电流。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V(λ)。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P(λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号）可得单色辐射功率，再通过（1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。
图5光电二极管伏安特性电路图
（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），将光源驱动模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。将三掷开关S2拨到“静态”。
（3）按图2-3所示的电路连接电路图，E选择0-15V直流电压，负载RL选择RL=2K欧。
（4）打开电源，顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为400Lx，保持光照度不变，调节可调直流电压电位器，记录反向偏压为0V、2V、4V、6V、8V、10V、12V时的电流表读数，填入下表，关闭电源。
(6)光电二极管光谱特性测试实验
3
(1)光电器件实验仪1台
(2)示波器1台
(3)万用表1个
(4)计算机1套
4
光电二极管又称光敏二极管。制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多,加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此,硅光电二极管得到了广泛应用。
（3）按图2-3连接电路图，E选择0-15V直流电压，RL取RL=1K欧。

光敏二极管的检测方法

光敏二极管的检测方法一、外电路测量方法外电路测量方法是通过改变二极管的外电路以实现对光敏二极管的检测。

常用的外电路测量方法包括电流-电压特性测量、响应时间测量和频率特性测量等。

1.电流-电压特性测量：通过该方法可以测量光敏二极管的电压-电流特性曲线来评估其性能。

光敏二极管在光照条件下，其反向电压会引起输出电流的变化，通过改变电压源与二极管之间的电压可以获得不同电流响应。

2.响应时间测量：光敏二极管的响应时间是指电流在接收到光信号后，响应的时间间隔。

为了测量光敏二极管的响应时间，常用的方法是通过光瞬态法或脉冲法来测量。

光瞬态法是指用一个短脉冲光源照射光敏二极管，通过测量二极管的电流快速上升时间来评估其响应时间。

脉冲法是指对一系列脉冲光源进行照射，并测量每个光脉冲所产生的电流响应时间。

通过测量得到的响应时间可以用来评估光敏二极管的灵敏度和快速响应性能。

3.频率特性测量：频率特性是指光敏二极管对不同频率光信号的响应情况。

通过改变输入光信号的频率，测量二极管输出电流的变化，可以得到光敏二极管的频率特性。

常用的频率特性测量方法包括幅频特性法、相频特性法和输入光信号扫频法等。

这些方法可以帮助评估光敏二极管对不同频率光信号的响应情况，以及其适用范围。

二、内部参数测量方法内部参数测量方法是通过测量光敏二极管器件的内部参数来评估其性能。

常用的内部参数测量方法包括噪声系数测量、量子效率测量和谱响应测量等。

1.噪声系数测量：噪声系数是光敏二极管器件输出噪声电压与输入信号电流之比。

测量光敏二极管的噪声系数可以了解其信号传输质量和灵敏度。

常用的测量方法有功率谱法、功率幅度法和平均值法等。

2.量子效率测量：量子效率是指光敏二极管转换光信号为电信号的效率。

测量光敏二极管的量子效率可以通过测量输入光信号的功率和输出电流的比值来计算。

常用的方法有比较法、标准比较法和透射法等。

3.谱响应测量：综上所述，光敏二极管的检测方法既包括外电路测量方法，又包括内部参数测量方法。

光敏二极管特性测试

光敏二极管特性测试
一、实验目的：
了解红外发光二极管（红外LED）的发光特性，测量和掌握不同照度下光敏二极管的光电特性，测量和掌握不同照度下光敏二极管的伏安特性。

二、实验设备：
光电传感器实验模块、恒流源、直流稳压电源、数显单元、万用表。

三、实验原理：
1、光敏二极管是一种光电效应器件，可以应用于光伏和光电导工作模式，主要用于
可见光及红外光谱区。

通常是在反偏置条件下工作，即光电导工作模式，这样可
以减少光生载流子渡越时间及结电容，可获得较宽的线性输出和较高的响应频率。

2、实验过程中通过改变环境光照强度和反偏电压，测定通过光敏二极管的光电流大
小，从而获得其在不同光照强度和不同反偏电压下的光电特性及伏安特性，得到相
应的关系曲线。

四、实验内容及步骤
1、光敏二极管置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引到面板上。

通过实验导
线将光电二极管接到电流/电压转换电路的VD两端，光电流/电压转换输出接直流电
压表20V档。

2、打开实验台电源，将+15V电源接入光电传感器试验模块。

将VD“+”极接地或-4V。

3、0~20mA恒流源接LED两端，调节LED驱动电流改变暗盒内的光照度。

记录零偏、
负偏时的电压输出值。

根据记录的数据，作出I-U曲线。

实验二光敏二极管特性实验

实验二光敏二极管特性实验一、实验目的：1、熟悉光敏二极管的结构和光电转换原理；2、掌握光敏二极管的暗电流及光电流的测试方法；3、了解光敏二极管的特性，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。

二、实验原理：光敏二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掺杂形成PN结。

N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）；较宽，所以保证了大部分光子入射到耗尽层内。

光被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压的作用下，空穴流向正极，形成了二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。

光敏二极管原理图如图2-1所示。

图2-1 光敏二极管原理图在无光照的情况下,若给P-N结加一个适当的反向电压，则反向电压加强了内建电场，使P-N结空间电荷区拉宽，势垒增大，流过P-N结的电流(称反向饱和电流或暗电流)很小，它（反向电流）是由少数载流子的漂移运动形成的。

当光敏二极管被光照时，满足条件h v≧Eg时，则在结区产生的光生载流子将被内电场拉开，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，于是在外加电场的作用下形成了以少数载流子漂移运动为主的光电流。

显然，光电流比无光照时的反向饱和电流大得多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。

当光敏二极管与负载电阻R L串联时，则在R L的两端便可得到随光照度变化的电压信号，从而完成了将光信号转变成电信号的转换。

三、实验仪器及部件：光敏二极管、直流稳压电源、照度测量器件、采样电阻、照度表、光源、微安表、F/V表。

四、实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置、观察光敏二极管的结构。

2、测量光敏二极管的暗电流：按图2-2接线，要注意光敏二极管是工作在反向工作电压，+V CC选择在+10V，负载电阻至最小，装上光源，对准光敏二极管，关闭发光管电源，移出遮光罩，光敏二极管完全被遮盖，微安表显示的电流值即为暗电流，或测得负载电阻上的压降V暗，则暗电流I暗=V暗/R L。

实验二、光敏二(三)极管特性实验报告

光敏二（三）极管特性试验一、实验目的了解光敏二极管的光照特性和光敏三极管的光谱特性及伏安特性等基本特性。

二、实验原理略三、需用器件与单元主机箱、安装架、普通光源、各种滤光镜、光电器件实验（一）模板、0~12V可调直流电压源、-12V~+12V可调直流电压源、光敏二极管和光敏三极管四、实验步骤1、光敏二极管光照特性的测试光敏二极管工作电压为5V（某定值）时，它的光电流I随光照度E变化而变化。

按图正确连接实验装置后，根据表4-1测量数据并作I—E曲线图4-1。

分析：在一般加了反向偏压的情况下，只要偏置电压达到某值，扩散电流被抑制，输出电流为光电流和反向饱和电流之和。

当光照度E达到一定大小时，反向饱和电流远小于光电流可忽略不计。

因此，可认为光电流与光照度成线性关系。

由图4-1可知，当E大于或等于50Lx时，I—E曲线可近似认为成线性。

2、光敏三极管的光谱特性测试光敏三极管在一定偏置电压下，对等能量但波长不同的光源所产生的光电流大小不同。

本实验易某功率为基准，更换光源前端盖的滤光片获得不同波长的光源。

按图正确连线后，测量不同波长的光源以相同功率照射光敏三极管时的电流值，填入表5-1并作曲线图5-1。

分析：光敏三（二）极管的光谱特性主要取决于所采用材料的禁带宽度，同时也与结构工艺密切相关。

对不同材料构成的器件一般有特定一个光谱响应峰值，在此峰值外的波段区光电流迅速衰减。

由图5-1可知，本实验所用光敏三极管的光谱响应峰值应大于600nm，位于长波段区。

3、光敏三极管的伏安特性测试分析：在理论上，光敏三极管的伏安特性有两个特点：（1）、在光照度低时，伏安特性比较均匀，而随着光照度增加，曲线变密。

这是因为电流放大倍数与光照度有关，随着照度的增加，放大倍数下降，导致光电流下降；在强光照度下，光电流与照度不呈线性。

虽然本实验所取照度差值不大，但观察表5-2在相同电压下，将10Lx与20Lx的光电流差值跟20Lx与30Lx的作比较，会发现随着光照度从10Lx增大倒30Lx过程中，电流增大差值减小，即电流放大倍数下降。

光敏二极管的检测方法

光敏二极管的检测方法
直流测量方法主要是通过测量光敏二极管的电阻变化来检测光强度。

光敏二极管的电阻与光照强度成反比，光照强度越强，电阻越小。

这种方
法的原理是将光敏二极管接入一个恒流源电路中，通过测量电压或电流的
变化来获得光强度信息。

恒流源电路可以保持电流不变，从而获得稳定的
测量结果。

直流测量方法简单可靠，适用于大多数光敏二极管的应用。

交流测量方法则利用了光敏二极管对光信号的高速响应特性。

交流测
量方法适用于需要高速响应和较高灵敏度的应用，如光通信和光谱分析等。

交流测量方法一般通过调制光源信号来实现。

光源信号可以调制为正弦波、方波或脉冲等形式，然后经过光敏二极管接收后，检测到的光信号也会相
应地进行调制。

通过检测光敏二极管输出信号的频率、幅度或相位的变化，可以根据光敏二极管对光信号的响应特性得到光强度信息。

光敏二极管的检测方法还可以根据不同的应用需求进行优化和改进。

例如，在光通信系统中，为了提高信号传输速率和灵敏度，光敏二极管通
常配合量子效应来使用，以提高光电转换效率。

而在光谱分析领域，为了
实现高分辨率和高精度的光谱测量，可以利用多光敏二极管阵列来实现多
波段的光强度测量。

总结起来，光敏二极管的检测方法主要包括直流测量和交流测量两种。

直流测量方法简单实用，适用于大多数应用场景，而交流测量方法适用于
需要高速响应和高灵敏度的应用。

根据具体的应用需求，可以对光敏二极
管的检测方法进行优化和改进，以提高测量精度和灵敏度。

实验二光敏二极管特性实验

1. 暗电流测试用遮光罩盖住光电器件模板,选择合适的电路反向工作电压，选择适当的负载电阻。打开仪器电源，调节负载电阻值，微安表显示的电流值即为暗电流，或用4 1/2位万用表 200mV档测得负载电阻R上的压降U暗，则暗电流L暗=U暗/R。一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。可在试件插座上更换其他光敏二极管进行测试做性能比较。 2. 光电流测试缓慢揭开遮光罩，观察微安表上的电流值的变化,（也可将照度计探头置于光敏二极管同一感光处，观察当光照强度变化时光敏二极管光电流的变化）或是用4 1/2位万用表200mV档测得R上的压降U光,光电流L 光=U光/R。如光电流较大，则可减小工作电压或调节加大负载电阻。 3. 伏安特性测试实验按图3-2连接实验线路,光源选用高亮度卤素灯,分别调节至“弱光”、“中光”和“强光”三种照度。
实验二光敏二极管特性实验
实验目的：
1、熟悉光敏二极管的结构和光电转换原理； 2、掌握光敏二极管的暗电流及光电流的测试方法； 3、了解光敏二极管的特性，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。实验原理:
敏二极管是一种光生伏特器件，光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，也具有单向导电性。光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当光敏二极管被光照时，满足条件h v≧Eg时，则在结区产生的光生载流子将被内电场拉开，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，于是在外加电场的作用下形成了以少数载流子漂移运动为主的光电流。显然，光电流比无光照时的反向饱和电流大得多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。光敏二极管工作原理见图2-1。

认识光敏原件实验报告

认识光敏原件实验报告一、实验目的本实验的目的是认识光敏原件，并通过实验了解光敏元件的工作原理和应用。

二、实验原理光敏原件是一种能够感知光线的电子元件，常见的光敏原件有光敏二极管（PD）和光敏电阻（LDR）。

光敏二极管是基于光电效应的原理工作的。

当有光照射到光敏二极管上时，产生的光子激发了材料中的电子，并形成电流。

这个电流与入射光的强度成正比。

光敏电阻的阻值与光照强度呈负相关。

当光敏电阻受到光照时，光子的能量使得电阻内的电荷载体重新分布，从而改变电阻的阻值。

三、实验步骤1. 实验材料准备- 光敏二极管（PD）- 光敏电阻（LDR）- 电阻箱- 直流电源- 数字万用表- 示波器2. 光敏二极管实验2.1 连接实验电路将光敏二极管的阳极（A）连接到电源的正极，阴极（K）接地。

将电阻箱与光敏二极管的阴极（K）连接，并调节电阻箱的阻值。

2.2 观察实验现象打开电源，根据阻值的变化和数值的读数，观察光敏二极管在不同光照条件下的电流变化情况。

记录光照强度和电流的变化关系。

2.3 测试光敏二极管的灵敏度将光敏二极管置于不同亮度的光源下，测量相应的电流和光照强度，并记录数据。

根据数据分析，得出光敏二极管的灵敏度。

3. 光敏电阻实验3.1 连接实验电路将光敏电阻的两端连接到电源的正极和负极，将电阻箱与光敏电阻的连接口相连，并调节电阻箱的阻值。

3.2 观察实验现象打开电源，根据阻值的变化和数值的读数，观察光敏电阻在不同光照条件下的阻值变化情况，并记录数据。

3.3 测试光敏电阻的灵敏度将光敏电阻置于不同亮度的光源下，测量相应的阻值和光照强度，并记录数据。

根据数据分析，得出光敏电阻的灵敏度。

四、实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得出以下结论：1. 光敏二极管的电流与光照强度成正比，灵敏度较高，适用于需要测量光照强度的应用场景。

2. 光敏电阻的阻值与光照强度成负相关，灵敏度较低，适用于光照控制的应用场景。

五、实验总结通过这次实验，我们了解并掌握了光敏元件的工作原理和应用。

光敏光敏二极管特性误差分析

光敏光敏二极管特性误差分析
光敏晶体管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。

因此，只要将入射光在发射极e与基极b之间的P-N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作成一般的晶体管。

光敏晶体管把光信号变成电信号，而且输出的电信号较大。

对于锗管，入射光的调制频率要求在5000 Hz以下。

硅管的频率响应要比锗管好。

实验证明，光敏晶体管的截止频率和它的基区厚度成反比关系。

如果要求截止频率高，那么基区就要薄；但基区变薄，光电灵敏度要降低。

在制造时要适当兼顾两者。

在强光照射下光电转换线性较差，光电弛豫过程较长，何为光电
导的特性误差现象？即光照后，半导体的光电导随光照时间逐渐上升，经一段时间到达定态值。

光照停止后，光电导逐渐下降；频率响
应（器件检测变化很快的光信号的能力）很低。

受温度影响较大，响应速度不快，在ms到s之间，延迟时间受入射光的光照度影响（光电二极管无此缺点，光电二极管灵敏度比光敏电阻高），是耗材。

光敏二极管的特点是能把光信号转换成95-21电信号，光电流与光强成正比，电流的光强越高，较大。

在强光照射下光电转换线性较差；光电弛豫过程较长，何为光电导的弛豫现象？即光照后，半导体的光电导随光照时间逐渐上升，经
一段时间到达定态值。

光照停止后，光电导逐渐下降；频率响应（器件检测变化很快的光信号的能力）很低。

光敏二极管特性实验