光敏三极管特性实验.
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。
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。
光电二三极管特性测试实验报告材料
光电二三极管特性测试实验报告材料实验目的：通过实验，了解光电二三极管的基本结构和工作原理，掌握光电二三极管的特性测试方法，并探究光照强度对其电流特性的影响。
实验仪器与材料：1.光电二三极管2.光源3.恒流电源4.快速数字万用表5.电阻箱6.连线电缆实验原理：光电二三极管是能将光信号转化为电信号的光电器件，由半导体材料制成。
当光照射到光电二三极管的PN结时，光子能量会激发电子从固体内部跃迁到导带，形成电流。
实验中通过改变光照强度来探究其对光电二三极管电流特性的影响。
实验步骤：1.将光电二三极管插入电源以及数字万用表中，根据光电二三极管的正负极性正确连接。
2.将恒流电源与光电二三极管进行连接，设置合适的电流值。
（注意：尽量选取较小的电流，以避免光电二三极管受到过大的电流烧毁）3.打开光源，并将光源调到合适的位置，以使其尽可能均匀地照射到光电二三极管上。
4.用快速数字万用表测量光电二三极管的电流值，并记录下来。
5.改变光源的距离以调节光照强度，再次测量光电二三极管的电流值，记录下来。
6.依次改变光源的距离，重复步骤4和5，并记录相应的电流值。
7.将实验数据进行整理和分析。
实验数据记录与分析：通过实验，我们得到了一系列不同光照强度下的光电二三极管电流值。
根据光照强度与电流值的关系，我们可以发现，随着光照强度的增大，光电二三极管的电流值也随之增大。
这是因为光照强度的增大会使得光子的能量增加，从而激发更多的电子跃迁到导带，形成更大的电流。
实验总结与思考：通过本次实验，我们深入了解了光电二三极管的基本结构和工作原理，掌握了光电二三极管特性测试的方法，并通过实验数据分析研究了光照强度对其电流特性的影响。
在实际应用中，我们可以利用光电二三极管的特性，将其应用于光电传感器、光电开关、光照度计等领域。
然而，在实验中我们需要注意的是，光电二三极管对光照的敏感度较高，一些外界因素，如环境光的影响会对实验的结果产生一定的干扰，因此，尽量保持实验环境的一致性是十分重要的。
光敏三极管特性实验误差分析
光敏三极管特性实验误差分析
光敏三极管特性实验常见的误差包括仪器误差、操作误差和环境误差。
1. 仪器误差：由于光敏三极管的灵敏度较高,所以在实验过程中,对于仪器的精度要求也相应较高。
仪器误差包括测量误差和仪器本身的误差,如示波器和万用表等仪器的精度、灵敏度、分辨率等。
2. 操作误差：实验操作过程中的疏忽和错误也会对实验结果造成一定的误差。
例如未及时校准仪器、测量值的读取不准确、实验操作过程中的误操作等。
3. 环境误差：实验环境因素也会对实验结果造成影响,例如光线强度、温度和湿度等。
这些环境因素变化可能会造成光电元件的灵敏度改变,从而影响实验结果。
因此,在进行光敏三极管特性实验时,应该注意仪器的选择和使用,实验操作的准确性和规范性,以及控制环境因素的稳定性,以减少实验误差的发生。
同时需要对实验结果进行多次实验和数据处理,以提高实验数据的准确性。
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。
实验三 光电三极管特性测试及其变换电路
实验三光电三极管特性测试及其变换电路实验目的、学习掌握光电三极管的工作原理2、学习掌握光电三杨管的基本特性掌掘光电三极管特性测试的方法4、了解光电三极管的基本应用二、实验内容1、光电三极管光电流测试实验2、光电三极管伏安特性测试实验3、光电三极管光电特性测试实验4、光电三极管时间特性测试实验5、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电器件和光电技术综合设计平台1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个1、光通路组件1套5、光电三极管及封装组件1套6、2#迭插头对(红色，50cm) 10根7、2#迭插头对(黑色，50cm) 10根8、示波器1台四、实验原理光电三极管与光电二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。
光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。
其结构如图3-1 (a)所示。
当光敏三极管按图3-1 (b) 所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置，无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流。
这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流是原始光电流的(1+B )倍。
这样集电极电流将随入射光照度的改变而更加明显地变化。
在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用了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4所示。
光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个-般晶体管基极和集电极并联:集电极基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。
1.2.3.4光敏二极管三极管
实验一光电基础知识实验一、实验目的通过实验使学生对光源，光源分光原理、光的不同波长等基本概念有具体认识。
二、基本原理本实验中备有普通光源和激光光源。
普通光源（白炽灯）光谱为连续光谱( 白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的合上主机的总电源开关。
2．松开图1－1中光源或三棱镜的升降固定螺钉，调节高度使光束对准三棱镜，转动三棱镜座使三棱镜毛面在后面，二个工作面（光面）的棱在前面。
然后调节涡杆角度使折射的投射面（狭缝端盖）上出现清晰的光谱。
如果光谱不清晰可轻微旋转光源罩（灯丝方向）和松开升降杆固定螺钉转动一个角度（光束方向）使光束对准三棱镜的工作面﹙要点:光束对准棱镜工作面﹑灯丝方向﹚。
3、关闭主机总电源开关。
将图1-1中的普通光源取下，换上半导体激光源（旋下前端盖小孔），将激光源与主机激光电源相应连接﹙注意颜色－极性﹚。
打开主机总电源开关，根据步骤2调节观察投射面现象（单色性）。
五、思考题1．解释实验现象。
2．半导体激光器的特性有哪些？半导体激光器的发散角一般为5º～10º,你如何利用实验装置和直尺完成最简易的发散角测量实验方法。
实验二 光敏电阻实验一、 实验目的：了解光敏电阻的光照特性、光谱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：主机、安装架、发光二极管光源、光敏电阻探头、光照度计及探头、分光装置。
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（2）按图2-2光照度实验安装接线。
将照度计探头与主机小面板上照度计显示表Vi 口相连接。
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。
实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试(1)
2
8
fN1
2
16T
式中T为低通滤波器的时间常数。
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三、相关器框图
相关器实验插件盒的相关器电原理框图如图5所示。由加法 器、交流放大器、开关式乘法器（PSD）、低通滤波器、直 流放大器、参考通道方波形成与驱动电路组成。
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。
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1-12
三、实验内容
1. 测定电池零负载下Ip和E的关系。
场（光电二极管工作时加反向偏压Vb）作用下被分离，
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
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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
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② 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同，所采用的放大电路的形式也很 多。
如果负载电流较小，可采用晶体管作放大器，输出端 直接带负载（如图2）。
VCC
R2
（+5V）
6.2K
T1 3DU11
D (BT201)
T2 3DG6 R1 51K
图2 可晶编体辑版管放大电路
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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。
光电二三极管特性测试实验报告
光电二三极管特性测试实验报告实验目的：1.了解光电二三极管的工作原理和特性；2.掌握光电二三极管的测试方法；3.分析光电二三极管的特性曲线。
实验仪器和材料：1.光电二三极管；2.变阻器；3.直流电源；4.毫伏表；5.电压表。
实验原理：光电二三极管是一种能将光信号转换为电信号的器件。
它由有源区、无源区和带势垒（反向偏置的PN结）组成。
当光照射到光电二三极管的带势垒处时，光子的能量将被电荷转移到PN结区域，导致PN结电流的变化。
光电二三极管的特性曲线可以描述PN结电流与光照强度之间的关系。
实验步骤：1.搭建实验电路，将光电二三极管连接到直流电源上，并用变阻器调节电流；2.将毫伏表连接到光电二三极管的输出端，用电压表测量电流；3.依次将电流调节到0.1mA、0.2mA、0.3mA、0.4mA、0.5mA等不同电流数值，记录每个电流对应的电压；4.将光照射到光电二三极管上，重复步骤3，记录每个电流对应的电压；5.绘制光电二三极管的特性曲线。
实验结果：根据实验步骤记录的电流和电压数值，绘制出以下曲线图：（插入特性曲线图）实验分析：1.从特性曲线图可以看出，当光电二三极管的电流增大时，其输出电压也随之增大，但增幅逐渐减小；2.光电二三极管在一定电流范围内，输出电压与电流呈线性关系；3.随着光照强度的增加，光电二三极管的输出电压也增加，但增幅有限。
误差分析：1.实验过程中可能存在电路连接不良导致的测量误差；2.光照强度难以控制，可能会影响实验结果的准确性；3.仪器的精度限制也可能引入一定的误差。
实验结论：通过光电二三极管的特性测试实验，我们了解到光电二三极管的工作原理和特性。
光电二三极管可以将光信号转换为电信号，并且输出电压与电流呈线性关系。
光照强度的增加会导致光电二三极管的输出电压增加，但增幅有限。
实验结果可能存在一定误差，但总体上符合光电二三极管的特性。
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。
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。
[经典]光敏三极管特征测试
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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。
光电二三极管特性测试实验报告
光电二三极管特性测试实验报告实验报告：光电二三极管特性测试一、实验目的1.了解光电二三极管的结构和工作原理；2.学习光电二三极管的特性参数测试方法；3.分析实验数据，探究光电二三极管的特性。
二、实验原理1.光电二三极管的结构和工作原理：光电二三极管是一种能将光能转换成电信号的器件，由光敏材料制成。
它的结构包括一个P-N结或P-I-N结，并通过两个电极引出。
当光照射到光电二三极管的光敏材料上时，光子会激发光敏材料的电子从价带跃迁到导带，从而形成光电流。
光电二三极管的工作原理主要有内光电效应和外光电效应。
2.光电二三极管的特性参数：（1）I-V特性曲线：通过改变光电二三极管的电压，测量其端电流，绘制I-V特性曲线，在不同电压下观察光电二三极管的工作情况。
（2）光电流-光照强度特性曲线：将光电二三极管暴露在不同的光照强度下，通过测量端电流随光照强度的变化，绘制光电流-光照强度特性曲线，以了解光电二三极管的灵敏度。
三、实验仪器和器件1.示波器2.恒流源和恒压源3.光强度计4.光电二三极管四、实验步骤及数据处理1.连接电路：将光电二三极管的正极和负极分别连接到恒流源和示波器上，调节电流源，使得光电二三极管的电流稳定在其中一数值。
2.测量I-V特性曲线：改变光电二三极管的电压，测量其端电流，记录下不同电压下的电流数值，绘制I-V特性曲线。
3.测量光电流-光照强度特性曲线：将光电二三极管放在光强度计的光照下，调节光照强度，测量光电二三极管的端电流，记录下不同光照强度下的电流数值，绘制光电流-光照强度特性曲线。
4.数据处理：根据实验数据绘制曲线图，并分析曲线的特点和规律。
五、实验结果和分析1.I-V特性曲线结果分析：（插入I-V特性曲线图）从曲线图上可以明显看出，光电二三极管的电流与电压成正比。
当电压增加时，光电流也随之增加。
可以据此推测，光电二三极管的电流特性可能是线性的。
2.光电流-光照强度特性曲线结果分析：（插入光电流-光照强度特性曲线图）从曲线图上可以看出，光电流与光照强度成正比。
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。
光电二三极管特性测试实验报告材料
光电二三极管特性测试实验报告材料实验目的：1.掌握光电二三极管的基本原理和特性。
2.研究光照强度对光电二三极管输出电流的影响。
3.测量光电二三极管的反向饱和电流和输出电流的关系。
实验设备和材料：1.光电二三极管2.密集组件光源3.直流电源4.变阻器5.电压表和电流表6.连接线7.实验板实验原理：光电二三极管是一种能够将光能转换为电能的器件。
当光照射到光电二三极管的PN结上时，会发生光电效应，导致电子和空穴发生光电流。
光电效应的基本原理是光子的能量转移到电子上，当光子的能量大于PN 结的带隙能量时，电子受到光子能量的激发后，可以克服PN结的势垒高度，从而产生光电流。
光电二三极管根据其光电流输出方式的不同，分为光电二极管和光电三极管。
其中，光电二极管除了具有光电效应外，没有隔离PN结前后电路，因此一般只能在较高的光照条件下工作。
而光电三极管在光电效应的基础上，还增加了隔离PN结前后电路的结构，可以在较低光照条件下工作。
实验步骤：1.搭建实验电路：将光电二三极管、寄生电容和直流电源连接在一起。
2.调节变阻器，使光电二三极管的输出电流为零。
3.测量光照强度：使用光照度计测量光照电流。
根据光照电流和光照强度的关系，计算得到光照强度值。
4.改变光照强度，记录光照强度和光电二三极管的输出电流的值。
5.将光照强度作为横坐标，光电二三极管的输出电流作为纵坐标，绘制出电流-光照强度的曲线。
6.改变电源电压，记录光电二三极管的输出电流的值。
7.将电源电压作为横坐标，光电二三极管的输出电流作为纵坐标，绘制出电流-电压的曲线。
8.分析实验结果，得出结论。
实验结果与分析：根据实验中的测量数据，我们绘制了光照强度对光电二三极管输出电流和电源电压对光电二三极管输出电流的曲线。
根据曲线，我们得到以下结论：1.光照强度对光电二三极管输出电流有较大的影响。
当光照强度增加时，光电二三极管的输出电流也会增加。
这是因为光照强度增加会提供更多的光子能量，激发更多的电子发生光电效应，导致输出电流增加。
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实验内容
• 3、光照特性测量
• 按图连接好实验线路，光源选用 高亮度卤素灯，负载电阻选用 100K欧姆。 • 调节光照从“弱—强”，测得不 同(15个)照度条件下，测出光敏三 极管输出光电流IC与入射光照度 间的数据关系。照度依然用UR来 UR I 度量 。其中光电流 ph
照度
实验原理
• 光敏三极管相对光谱特性
硅光敏三极管的相对光谱特性 曲线如右图所示：在可见光区 和近红外光区附件有较好的光 谱灵敏度； 光电三极管的光谱响应特性主 要取决于其半导体材料的光谱 响应特性；但其灵敏度（增益 值）主要受个体光电管的hFE 影响（光电二极管不同）。
实验原理
• 光敏三极管温度特性
实验内容
• 2、伏安特性测量
• 按图连接好实验线路，光源选用 高亮度卤素灯，负载电阻选用 100K欧姆。 • 分别在弱、中、强三种光照度条 件下，测出光敏三极管外加偏压 UCE与其光电流IC之间的数据关系 UR I 。UCE= UCC - UR；光电流 c
100 K
• 在三种照度下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制伏安特性曲线。
实验原理
• 光敏三极管简介
• 光敏三极管与反偏的光敏二极 管工作原理类似；但存在两个 PN结，可利用一般晶体管的 电流放大作用获得更大的光电 流，因此具有更高的灵敏度。
c
3DU5C
c (+) e e (–)
符号
外型
• 光敏三极管可用元素半导体或化合物半导体制得 ，不同材料的光敏三极管对应的光谱特性不同。 本实验用的是一种用平面工艺制造的硅NPN型光 敏三极管，只有E、C两个引出端子，
实验原理
• 光敏三极管工作原理
• 光敏三极管可等效为一个光敏 二极管和普通三级管结合而成 。当具有光敏特性的PN结受到 光照时会形成光电流，此光生 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hFE倍的响应电流。
Ib
Ic=Ib*hFE
• 可见与普通三极管类似，光敏三极管同样具有电 流放大功能，只不过其控制端受入射光强控制。
光敏三极管的相对光响应灵敏 度与温度对应曲线如图所示： 由于光电三极管的 hFE 受环境 温度的影响较大，所以光电三 极管的灵敏度也会随环境温度 变化而出现较大的变化；故与 光电二极管相比，光电三极管 对温度变化更为敏感。
实验内容
• 1、判断光敏三极管极性
• 方法：
• 用万用表20K电阻档，黑表棒接发射极E，红 表棒接集电极C，无光照时显示∞，光照增强 时电阻迅速减小至1-2K欧姆； • 若将红表棒接发射极，黑表棒接集电极，则 不论光照变化与否万用表始终显示∞。
照度 UR（伏） 光电流
实验内容
• 4、光敏管的应用——光控电路
• 右图为一无光照射时切 断电路，有光照射时接 通电路的亮通型光电控 制电路。 • 当有光照时，光电二 / 三 极管导通，处理电路中 的晶体管 T(9013) 基极电 压升高，T导通，给集电 极 负 载 的 LED 供 电 ， 电 流流过 LED ，使 其发光 。
• 4、光敏管的应用——光控电路连接
光敏三极管单元
实验内容
• 4、光敏管的应用——实验步骤
• 将光敏二极管接入“光敏三极管单元” 的“传感 器入”，“发光管”端口与发光二极管相接，输 出端Vo接数字电压／频率表20V档。 • 开启仪器电源，调节“增益”电位器，使其在光 源的照射下发光管发光。 • 改变光照条件，分别用白纸、带色的纸和遮光罩 改变光敏二极管的光照，当光照变暗到一定程度 时发光管变暗，这就是亮通控制电路的原理。 • 将光敏二极管换为光敏三极管进行上面的实验步 骤，比较实验结果。 • 根据暗通电路原理,试设计一个暗通控制电路。
光电传感与检测技术
实验二 光敏三极管特性实验
实验目的
• 熟悉光敏三极管的结构和工作原理。
• 了解光敏三极管的特性，当工作电压一定时，光 敏三极管输出光电流与入射光照度的关系。 • 了解光敏管在控制电路中的具体应用。
实验原理
• 光敏二极管简介
• 和普通二极管相似，光敏二 极管的核心部分也是一个 PN结，属于单向导电性的 非线性元件。 • 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状 态。在没有光照射时，由少数载流子漂移形 成的反向电流很小（暗电流），处于截止状 态；当有光照射时，吸收光子、激发电子— —空穴对，在外加反向电压作用下形成光电 流，使得光敏二极管处于导通状态。
实验原理
• 光敏三极管伏安特性
• 在给定光照条件下，光敏三极管两端电压与其输 出电流Ic间的关系即为其伏安特性，具体特性曲 线如图所示： 无光照射时，集电极— 照度 发射极间的漏电流称为 暗电流。 Iceo=Icbo· hFE 可见光敏三极管的暗电 流也比光敏二极管增大 了hFE倍。 偏压
实验原理
• 2、伏安特性测量 —电路连接
• 2、伏安特性测量—数据记录
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 弱 ）
电压（伏） 2 4 6 8 10
UR（伏）
电阻（欧姆） 光电流Ic
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 中 ）
电压（伏）
UR（伏） 电阻（欧姆） 光电流Ic
2
4
6
8
10
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 强 ）
100 K
• 在三种偏压下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制光照特性曲线。
• 3、光照特性测量—数据记录
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 2V ）
照度 UR（伏） 光电流
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 6V）
照度 UR（伏） 光电流
光敏二极管光照特性测试数据表（电压： 10V）
• 光敏三极管光照特性
• 在给定偏压条件电/光照特性，具体特 性曲线如下图所示：
偏压
理论上输出电流 Ic=Ip*hFE 。 Ip 为集 - 基的等效二极管 光生电流，表明Ic与光电流 Ip之间满足线性关系，即输 出电流Ic与入射光量基本保 持线性关系。