光敏二极管和光敏三极管

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光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验资料

物电学院综合与设计性实验方案(学生)姓名潘虹吉学号1430140518 2016 年12 月日实验课程名称电子与光电子材料学院专业材料科学与工程实验项目名称光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验实验班级2014级1班实验项目类型探究型实验方案编写人潘虹吉项目合作人员罗刚实验地点实训楼实验时间2016.12.指导教师审阅范强老师实验员曹进老师一、目的与要求综述：光敏二、三极管的光电性能研究目的：1．掌握光敏二、三极管的原理和特性2．利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的伏安特性曲线；3.利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的光照特性曲线；光电倍增管特性实验目的：1.了解光电倍增管的基本特性，学习光电倍增管基本参数的测量方法。

2.掌握暗电流的测量方法；3.光电倍增管放大倍数的计算；4.掌握光电倍增管光电特性测量；二、主要实验原理、内容与步骤：1.光敏二极管工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。

它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。

没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。

当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。

它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也。

光敏三极管的应用电路

光敏二极管和光敏三极管简介及应用光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优。

一、光敏二极管1．结构特点与符号光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件，但在结构上有其特殊的地方。

光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负极接电源正极。

2. 光电转换原理根据PN结反向特性可知，在一定反向电压范围内，反向电流很小且处于饱和状态。

此时，如果无光照射PN结，则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为暗电流。

当有光照射PN结时，结内将产生附加的大量电子空穴对（称之为光生载流子），使流过PN结的电流随着光照强度的增加而剧增，此时的反向电流称为光电流。

不同波长的光（兰光、红光、红外光）在光敏二极管的不同区域被吸收形成光电流。

被表面P型扩散层所吸收的主要是波长较短的兰光，在这一区域，因光照产生的光生载流子（电子），一旦漂移到耗尽层界面，就会在结电场作用下，被拉向N区，形成部分光电流；彼长较长的红光，将透过P型层在耗尽层激发出电子一空穴对，这些新生的电子和空穴载流子也会在结电场作用下，分别到达N区和P区，形成光电流。

波长更长的红外光，将透过P型层和耗尽层，直接被N区吸收。

在N区内因光照产生的光生载流子（空穴）一旦漂移到耗尽区界面，就会在结电场作用下被拉向P区，形成光电流。

因此，光照射时，流过PN结的光电流应是三部分光电流之和。

二、光敏三极管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必须有一个对光敏感的PN 结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏二极管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普通二极管。

其结构及符号如图Z0130所示。

三、光敏二极管的两种工作状态光敏二极管又称光电二极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。

光敏二极管和光敏三极管

光敏三极管的光谱特性
2）光敏三极管的伏安特性光敏三极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，只要将入射光照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，就可将光敏三极管看作一般的晶体管。光敏三极管能把光信号变成电信号，而且输出的电信号较大。
光敏三极管的符号
光敏三极管
1）光敏三极管的光谱特性
从曲线可以看出，光敏三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。硅的峰值波长为9000埃，锗的峰值波长为15000埃。由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管的性能较差。故在可见光或探测炽热状态物体时，一般都选用硅管；但对红外线进行探测时，则采用锗管较合适。
光敏三极管的伏安特性
3）光敏三极管的光照特性
给出了光敏三极管的输出电流和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。当光照足够大（几千勒克斯）时，会出现饱和现象，从而使光敏三极管既可作线性转换元件，也可作开关元件。
光敏三板管的光照特性
4）光敏三极管的温度Байду номын сангаас性它反映的是光敏三极管的暗电流及光电流与温度的关系。
光敏二极管工作原理：光敏二极管由于工作在反向状态，无光照时，少数载流子产生暗电流10-8～10-9安培，处于截止状态。有光照时，半导体内受激发产生电子—空穴对，少数载流子浓度大大增加，在反向电压的作用下，形成光电流，处于导通状态。
光敏二极管的符号和接线
光敏三极管工作原理：
无光照时，集电结反偏，其反向饱和电流Icbo经发射结放大为集射之间的穿透电流Iceo——暗电流。有光照时：集电结附近基区受光照产生激发，增加的少数载流子的浓度，使得集电结反向饱和电流 (集电结光电流)大大增加。经发射结放大为集射之间光电流，即光敏三极管的光电流。

光电阻、光敏二极管、光敏三极管电路符号

光电阻、光敏二极管和光敏三极管是电子领域中常见的光敏元件，它们在光控制电路中起着重要的作用。

光电阻又称光敏电阻，是一种导电材料，它的电阻值随光强度的变化而变化。

光敏二极管和光敏三极管则是半导体器件，它们能够将光信号转换成电信号。

在本文中，我们将一起来探讨这三种光敏元件的电路符号及其应用。

1. 光电阻的电路符号是一个类似变阻器的图案，但在其中还有一个箭头指向光敏元件，表示这是一个受光控制的电阻元件。

光电阻常用于光敏电路中，如光控开关、光敏控制器等。

当光照强度增加时，光电阻的电阻值减小；当光照强度减小时，光电阻的电阻值增加。

这种特性使得光电阻在光控制电路中具有很大的应用空间。

2. 光敏二极管的电路符号类似于普通二极管，但在箭头处有一个光线的符号，表示这是一个受光控制的二极管。

光敏二极管是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它的工作原理是基于内部光电效应。

当有光照射到光敏二极管时，它的导通电阻会明显减小，从而使得电路中的电流增大。

光敏二极管常用于光电传感器、光电开关等领域。

3. 光敏三极管的电路符号也类似于普通三极管，但在箭头处同样有一个光线的符号，表示这是一种受光控制的三极管。

光敏三极管也是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它具有较高的光敏度和响应速度。

在实际电路中，光敏三极管常用于光电开关、光电传感器、光控制器等领域。

在实际应用中，光电阻、光敏二极管和光敏三极管常常需要与其他元件配合使用，以构成完整的光控制电路。

可以将光敏元件与运算放大器、比较器等元件结合起来，实现光控制电路对环境光强度的监测和控制。

光敏元件还可以与单片机或其他数字电路相连，实现数字化的光控制功能。

总结回顾：通过本文的介绍，我们了解了光电阻、光敏二极管和光敏三极管的电路符号及其应用。

在现代电子技术中，光敏元件在光控制领域有着广泛的应用，它们为光控制电路的设计和实现提供了重要的支持。

希望本文能够帮助您更全面、深刻和灵活地理解光敏元件及其在电子领域中的作用。

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（Photodiode）光电二极管是一种基于半导体材料的光电器件，它利用光电效应将光信号转化为电信号。

光电二极管的结构和正常的二极管类似，由P型和N型半导体材料构成，并且在P-N结附近形成一个细微的PN结。

当光照射到PN结处时，光子的能量会被电子吸收，从而激发电子-空穴对的产生。

光电二极管的工作原理是利用光电效应，该效应是指当光照射到半导体材料上时，光子的能量会激发材料中的电子跃迁到导带中，形成电子-空穴对。

当光照强度越大时，激发的电子-空穴对数量越多，产生的电流也越大。

因此，光电二极管可以通过测量电流大小来检测光照强度。

1.快速响应速度：光电二极管具有快速的响应速度，能够在纳秒级别内检测到光的变化。

2.高灵敏度：光电二极管对光信号非常敏感，能够检测到较低光强度下的光信号。

3.低噪声：光电二极管的噪声很低，能够准确地检测到微弱的光信号。

4.宽波长范围：光电二极管可以检测多种波长的光信号，通常在可见光和红外光范围内。

1.光通信：光电二极管作为光信号的接收器，在光通信中发挥重要作用。

2.光谱分析：光电二极管可以用于测量、分析和检测光谱信号，例如光谱仪，气体和液体分析等。

3.光电测量：光电二极管可以用于测量光强度的变化，例如光照度计、照度计等。

4.医疗设备：光电二极管可以用于心率监测、血氧测量、生物检测等医疗设备中。

5.光电控制：光电二极管可以用于光敏开关、光电电路等光电控制领域。

二、光电三极管（Phototransistor）光电三极管是光电传感器中另一种常见的光电器件，它是在光电二极管的基础上发展而来的。

光电三极管同样基于光电效应，将光信号转化为电信号，但是相较于光电二极管，光电三极管具有更高的灵敏度和增益。

光电三极管的结构和普通的三极管类似，由P型、N型和P型三个区域组成。

在光电三极管中，光照射到PN结处时会产生电子-空穴对，电子会从P区域注入到N区域，形成电流。

光电传感器有哪几种分类？

光电传感器有哪几种分类？光电传感器有哪几种？根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。

光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。

下面小编介绍下光电传感器分类。

标准类型1）漫反射型：一般型或能量型(-8)，聚焦式(-8-H)，带背景抑制功能型(-8-H)光电传感器光电传感器，带背景分析功能型(-8-HW)2）反射板型：一般型(-6)，带偏振滤波功能型(-54,-55)，带透明体检测功能型(-54-G)，带前景抑制功能型(-54-V)3）对射型4）槽型5）光纤传感器：塑料光纤型，玻璃光纤型6）色标传感器，颜色传感器，荧光传感器7）光通讯8）激光测距：三角反射原理型，相位差原理型，时间差原理型9）光栅10）防爆/隔爆型安全类型1）安全对射光电2）安全光栅3）安全光幕4）安全控制器门控类型1）雷达传感器：区域检测型雷达传感器雷达传感器2）主动式传感器：单光束型，多光束型，区域检测型3）被动式传感器：区域检测型4）电梯光幕5）通用光电：槽形，对射型等特长①检测距离长如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）无法远距离检测。

②对检测物体的限制少由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。

③响应时间短光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。

④分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。

也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

⑤可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。

因此，传感器能长期使用。

⑥可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。

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。

光电二极管三极管的性能及运用

光电二极管及光电三极管的工作原理及用途可得工贸的光电二极管和光电三极管具有低功耗、响应速度快、抗干扰性能强等特点，可得公司是一家专业从事研发, 生产,销售LED和红外光电器件的高新技术企业：其中光敏二极管、850nm/940nm红外发射管，LED数码管，数码模块，以及发光二极管等产品以良好的品质受到市场的认可。

在红外遥制系统中，光电二极管(也称光敏二极管)及光电三极管(也称光敏三极管)均为红外线接收管，它把接收到的红外线变成电信号，经过放大及信号处理后用于各种控制。

除广泛用于红外线遥控外，还可用于光纤通信、光纤传感器、工业测量、自动控制、火灾报警器、防盗报警器、光电读出装置(纸带读出器、条形码读出器等)及光电耦合器等方面。

不同用途的光电二极管有不同的外形及封装，但用于红外遥控的光电二极管一般都是树脂封装的。

为减少可见光的干扰常采用黑色树脂，可以滤掉700nm波长以下的光线。

常见的几种光电二极管外形。

对方形或长方形的管子，往往做出标记角，指示受光面的方向。

一般如引脚长短不一样，长者为正极。

光电三极管可以等效为一个光电二极管与一只晶体三极管的组合，所以它具有电流放大作用。

其等效电路、外形及电路符号，光电三极管一般仅引出集电极及发射极两个引脚，外形与一般发光二极管一样，常用透明树脂封装。

光电二极管及光电三极管的管芯主要用硅材料制作。

光电二极管的两种工作状态当光电二极管加上反压时，管子的反向电流将随光照强度的变化而变化如同一个光敏电阻，光照强度越大电阻越小，反向电流越大。

大多数情况都工作于这种状态。

光电二极管上不加电压，利用P?N结受光照射时产生正向电压的原理，可看作微型光电池。

这种工作状态一般用作光电检测器。

光电二极管的工作电压VR ，允许的最高反向电压一般不超过10V，最高的可达50V。

暗电流ID及光电流IL ，无光照时，加一定反压时的反向漏电流称为暗电流ID，一般ID小于100nA ???。

加一定反压并受到光照时流过管子的电流称为光电流 IL，一般光电流IL为几十微安 ???，并且与照度成线性关系。

(整理)第七章光电传感器习题答案

•第七章光敏传感器•1．光电效应通常分为哪几类？简要叙述之。

与之对应的光电器件有哪些？•2．半导体内光电效应与入射光频率的关系是什么？3．光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？•4．试述光电倍增管的组成及工作原理？•5．简述光敏二极管和光敏三极管的结构特点、工作原理及两管的区别？•6．为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再•随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？•7．试举出几个实例说明光电传感器的实际应用，并进行工作原理的分析。

答案：一、光电效应分为两类：外光电效应和内光电效应外光电效应：入射光子被物质的表面所吸收，并从表面向外部释放电子的一种物理现象。

基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。

内光电效应当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。

分为光电导效应（如：光敏电阻）和光生伏特效应（如光电池、光电二极管、光电三极管）。

二、、对于不同的本征半导体材料，禁带宽度Eg不同，对入射光的波长或频率的要求也不同，一般都必须满足：7he1.24「hv=T^^-Eg式中v、A分别为入射光的频率和波长。

对于杂质半导体：Ei为杂质电离能三、1、欧姆漏电欧姆漏电主要指光电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。

欧姆漏电通常比较稳定，对噪声的贡献小。

在低电压工作时，欧姆漏电成为暗电流的主要部分。

在使用光电倍增管时，保证管壳和所有连接件的清洁干燥是十分必要的。

2、热发射由于光电阴极材料的光电发射阈值较低，容易产生热电子发射，即使在室温下也会有一定的热电子发射，并被电子倍增系统倍增。

要减小热电子发射，应选用热发射小的阴极材料，并在满足使用的前提下，尽量减小光电阴极的面积，降低光电倍增管温度。

3、残余气体放电光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离，产生正离子和光子，它们也将被倍增，形成暗电流。

这种效应在工作电压高时特别严重，使倍增管工作不稳定。

CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答

第9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。

A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。

A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。

A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件8、光敏电阻的特性是（）A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管10、CCD以（）为信号A. 电压B.电流C．电荷 D.电压或者电流11、构成CCD的基本单元是（）A. P型硅B.PN结C. 光电二极管D.MOS电容器12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。

A.位移B.压力C.温度D.光电13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。

A.反射镜B.透镜C.光栅D.光探测器14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。

光感检测组件的工作原理

光感检测组件的工作原理嗨，亲爱的朋友！今天咱们来唠唠光感检测组件这个超有趣的小玩意儿的工作原理吧。

你知道吗？光感检测组件就像是一个超级敏感的小眼睛，对光有着独特的感知能力。

想象一下，它就住在各种设备里，默默地关注着周围光线的变化。

光感检测组件的核心部分呢，有一个叫做光敏元件的家伙。

这个光敏元件可神奇啦，它就像一个特别的小士兵，对光有着本能的反应。

常见的光敏元件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。

咱先说这个光敏电阻吧，它呀，在黑暗中的电阻值可大啦，就像一个害羞的小刺猬，把自己缩得紧紧的。

可是呢，一旦有光线照过来，就像给它注入了勇气，它的电阻值就会变小，变得特别听话，随着光线的增强或者减弱，它的电阻值也跟着变化呢。

这就好像它在跟光线玩一个你强我弱的小游戏。

再看看光敏二极管，这个小机灵鬼。

它在没有光照的时候，电流几乎不怎么流动，就像在打瞌睡。

但是只要有光照到它身上，就像被施了魔法一样，立马就有电流产生啦。

而且光线越强，产生的电流也就越大。

这就好比它是一个小小的能量收集器，光线就是它的能量来源，光线越充足，它就越兴奋，电流也就越大。

还有光敏三极管呢，它就像是光敏二极管的加强版。

它不仅能像光敏二极管那样对光做出反应，而且还能把这个反应放大。

就好像它是一个小小的信号放大器，把光信号变得更加强烈，这样设备就能更清楚地知道光线的情况啦。

那这些光敏元件是怎么把光的信息传递出去的呢？这就涉及到光感检测组件里的电路部分啦。

当光敏元件的电阻或者电流发生变化的时候，电路就像一个聪明的小信使，把这个变化转化成可以被设备理解的电信号。

比如说，在一个自动调光的台灯里，光感检测组件检测到周围光线暗了，电路就会把这个信息告诉台灯的控制部分，然后台灯就会自动调亮，就像一个贴心的小助手，知道你需要更多的光亮啦。

光感检测组件在我们的生活中无处不在呢。

像手机里的自动亮度调节功能，就是靠这个光感检测组件。

当你从黑暗的地方走到明亮的地方，手机屏幕会自动变亮，这样你就能清楚地看到屏幕上的东西啦。

光敏二极管和光敏三极管

光敏二极管和光敏三极管光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优。

一、光敏二极管1．结构特点与符号光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件，但在结构上有其特殊的地方。

光敏二极管在电路中的符号如图Z0129 所示。

光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负极接电源正极。

2．光电转换原理根据PN结反向特性可知，在一定反向电压范围内，反向电流很小且处于饱和状态。

此时，如果无光照射PN结，则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为暗电流。

不同波长的光（兰光、红光、红外光）在光敏二极管的不同区域被吸收形成光电流。

波长更长的红外光，将透过P型层和耗尽层，直接被N区吸收。

在N区内因光照产生的光生载流子（空穴）一旦漂移到耗尽区界面，就会在结电场作用下被拉向P区，形成光电流。

因此，光照射时，流过PN结的光电流应是三部分光电流之和。

二、光敏三极管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必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏二极管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普通二极管。

其结构及符号如图Z0130所示。

当人射光子在基区及集电区被吸收而产生电子一空穴对时，便形成光生电压。

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β倍的信号电流。

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。

光敏二极管和三极管结构与工作原理

光敏二极管和三极管结构与工作原理光敏二极管（Photodiode）和三极管（Phototransistor）是一种光电器件，可以将光信号转换为电信号，常用于光电传感器、光通信等领域。

它们的结构和工作原理在一定程度上相似，但也存在一些不同之处。

本文将对光敏二极管和三极管的结构和工作原理进行详细介绍。

一、光敏二极管的结构和工作原理1.结构：光敏二极管的结构与普通二极管类似，由一个P-N结构组成。

其中，P型半导体的掺杂浓度较大，N型半导体的掺杂浓度较小。

在P-N结的结界面附近存在感光区域，通过控制感光区域的宽度和掺杂浓度，可以调节光敏二极管的光敏度和响应速度。

2.工作原理：当光敏二极管受到光照时，光子会激发半导体内的电子-空穴对，其中电子会被推向N型区，空穴会被推向P型区。

这些载流子的移动会导致P-N结两侧产生电势差，从而使光敏二极管形成反向电压信号。

二、光敏三极管的结构和工作原理1.结构：光敏三极管在结构上与普通三极管相似，由一个P-N-P或者N-P-N结构组成。

此外，在基区域还包含了一个光电区域，用于接收光信号。

控制光电区域的掺杂浓度和面积，可以调节光敏三极管的灵敏度和响应速度。

2.工作原理：光敏三极管的工作原理与光敏二极管类似，只是在信号放大上有所不同。

当光敏三极管受到光照时，光子激发电子-空穴对，电子会被注入基区，形成电流。

这个电流会导致基区的电子-空穴对增加，从而控制集电极和发射极之间的电流。

光敏三极管在光照条件下，可以实现信号的放大，因此在传感器、光通信等领域得到广泛应用。

与光敏二极管相比，光敏三极管在高频范围内具有更高的响应速度和灵敏度。

三、光敏二极管和三极管的比较1.灵敏度：2.响应速度：3.成本：总的来说，光敏二极管和三极管在应用中有着各自的优势和适用范围。

选择合适的光电器件需要根据具体应用需求来进行评估和选择。

希望通过本文的介绍，读者对光敏二极管和三极管有更深入的理解。

光继电器原理

光继电器原理
光继电器是一种利用光电效应来控制电路的装置。

其原理是利用光敏元件（如光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管等）的光电导特性，当光敏元件接受到光照时，其电阻值、电流或电压发生变化，从而控制电路的开关状态。

具体工作原理如下：
1. 当光敏元件处于无光状态时，其电阻值较高，电流较小，电路处于断开状态。

2. 当光敏元件接受到光照时，光照能量激发光敏元件的电子，使其跃迁到导带中，导致电阻值降低，电流增大，电路闭合。

3. 当光敏元件再次光照消失或减弱时，光敏元件的电阻值会恢复到初始状态，电流减小，电路再次断开。

利用光继电器的原理，可以实现对电路的自动控制，例如在光敏元件处于光照状态时，电路可以启动或关闭，应用于照明系统、光控开关等领域。

光电式曲轴位置传感器的组成

光电式曲轴位置传感器的组成
光电式曲轴位置传感器的组成主要包括以下几个部分：
1. 发光二极管（LED）：发光二极管是传感器的光源，通过发光二极管发出的光束来实现对曲轴位置的检测。

2. 光敏电阻（光敏二极管、光敏三极管等）：光敏电阻用来感受光束的强度变化，并将其转换为电信号输出。

光敏电阻通常使用半导体材料，对光的敏感度相对较高。

3. 障碍物或反射板：障碍物或反射板安装在曲轴或曲轴齿轮上，通过障碍物或反射板对光束的阻挡或反射来引发光敏电阻的光强改变。

4. 信号电路：信号电路负责处理来自光敏电阻的电信号，常见的包括放大、滤波、幅值判定等。

5. 输出接口：传感器的输出接口一般为数字脉冲信号，用于提供曲轴位置的信息给控制系统或仪表。

需要注意的是，具体的光电式曲轴位置传感器可能在组成上会有差异，但可以大致划分为以上几个部分。

光耦的作用及工作原理

光耦的作用及工作原理
光耦是一种电子元件，由一个发光二极管（LED）和一个光敏二极管（光电晶体管或光敏三极管）组成。

它可以实现电气信号与光信号的隔离和传递，起到隔离与匹配不同电路之间的作用。

光耦的工作原理如下：当输入端的电流通过LED，LED会发光。

光线照射到光敏二极管上，激发光敏二极管内部的电子，使其产生电流。

这个电流可以作为输出信号，在输出端被连接到其他电路中。

因此，光耦实现了输入端和输出端的电气信号隔离，通过光信号传递信息。

光耦的应用广泛，常见的应用包括：
1. 隔离输入输出信号：光耦允许输入和输出电路之间的信号隔离，其中输入端可能是高电压、高电流或其他不同电压电流的信号，而输出端需要匹配其他电路的电压电流要求。

2. 噪音抑制：光耦可以减少输入信号的干扰和噪音对输出信号的影响，提高信号质量。

3. 电气隔离：光耦可以提供电气隔离，保护电路中的关键元件免受高电压或高电流的影响，防止漏电等安全问题。

4. 调节电平与匹配阻抗：光耦可以调整输入输出信号的电平和匹配阻抗，使得信号能够在不同电路之间进行有效传输和匹配。

总之，光耦通过LED和光敏二极管之间的光信号传递，起到
隔离和匹配不同电路之间的作用。

它的工作原理简单而有效，应用广泛。

光控开关的工作原理

光控开关的工作原理
光控开关是一种利用光敏元件对光信号进行感应和控制的设备，其工作原理可简单描述如下：
1. 光敏元件感应光信号：光控开关的核心部件是光敏元件，通常采用光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管等。

这些光敏元件在光照条件下会呈现不同的电阻、电流或电压特性。

2. 光信号转换为电信号：当环境中有光射入光控开关的光敏元件时，光敏元件会将光信号转换为相应的电信号。

其具体工作方式与所采用的光敏元件类型有关，例如光敏电阻的电阻值随光照强度变化；光敏二极管会产生光电流；光敏三极管则可通过光电流或光电压的变化来感应光信号。

3. 电信号控制开关操作：光信号经过光敏元件转换为电信号后，将被输入到开关电路中进行处理。

开关电路可以基于处理电信号的电路元件（如比较器、运放等）来实现控制功能。

根据光信号的特点和设定的阈值，当光信号超过或低于某个阈值时，开关电路会产生相应的输出信号。

4. 控制外部设备：通过开关电路产生的输出信号，可以控制外部设备的开关操作。

例如，在光照强度达到或低于预设的阈值时，开关电路可以输出信号控制灯具的开关。

这样，光控开关就实现了对光照强度的感应和控制。

总结来说，光控开关的工作原理就是通过光敏元件感应光信号，并将其转换为电信号，再通过开关电路进行处理和控制外部设
备的操作。

这样可以实现根据环境光照条件的变化，自动控制相关设备的开关状态。

外光电效应：光电管、光电倍增管。内光电效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。光生伏特效应：光电池

外光电效应：光电管、光电倍增管。

内光电效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。

光生伏特效应：光电池
外光电效应是指光线照射在物体表面或界面上时产生的光电效应。

常见的外光电效应器件包括光电管和光电倍增管。

光电管是一种利用光电效应工作的真空电子器件。

光电管通过光电效应将光能转化为电能，从而产生电流。

光电管主要由一个光敏阴极和一个带正电压的阳极组成。

光电倍增管是一种基于光电效应的放大器件。

光电倍增管利用外光电效应，在光电阴极上的光电发射产生电子，然后通过倍增过程放大电子的数量，最终产生一个非常强的电流输出。

内光电效应是指光线照射在半导体材料内部时产生的光电效应。

常见的内光电效应器件包括光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。

光敏电阻是一种光敏元件，其电阻值随着光照强度的变化而发生改变。

光敏电阻一般由光敏材料和电极组成，当光照强度变大时，光敏材料吸收光能产生电子，从而提高电阻值。

光敏二极管是一种基于内光电效应的半导体器件。

光敏二极管通过光照产生的电子-空穴对，改变二极管的导电性能，从而
实现对光信号的检测和转换。

光敏三极管是一种结构类似于普通三极管的光敏元件。

光敏三极管通过光照时产生的载流子来改变其电流放大倍数，实现对
光信号的放大。

光生伏特效应是指当光线照射到光电池表面时，在光电池内部产生的光生电势差。

光电池是一种能够将光能直接转化为电能的器件，通过光生伏特效应将光能转化为电压输出。

光电池常用于太阳能电池等领域。