光敏电阻的光敏特性研究实验设计方案

光敏电阻光照特性实验设计方案

一、实验目的

1、了解光敏电阻的基本性质，测出相关数据并绘制它的光照特性曲线。

2、学习了解设计性实验的基本方法。

3、增强动手实践动手能力。

4、学会使用照度计测光强度。

二、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；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器对光的敏感性与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，通用白炽灯泡光线或自然光线作控制光源，但本实验采用发光二极管和小灯泡做光源，通过更换电压源来改变光照强度，由此测出光源两端的电压u、电流值i。

并且得出u-lux图、i-lux图

利用数字万用表测出光敏电阻在每个时刻变化的电阻值，然后做出r-lux图

实验电路图如下：

照度计使用：

1、照度计(或称勒克斯计)是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表。就是测量光照强度(照度) 是物体被照明的程度，也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。照度计通常是由硒光电池或硅光电池和微安表组成，见图。

照度计测量原理:

光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上，在界面上产生光电效应。产生电位差的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路，就会有电流通过，电流值从以勒克斯（Lx）为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱和回路中的电阻。照度计有变档装置，因此可以测高照度，也可以测低照度。

2.使用要求：

①光电池应用直线性好的硒(Se)光电池或硅(Si）光电池;长时间工作仍能保持良好的稳定性,且灵敏度高;高E时选用高内阻的光电池,其灵敏度低而线性好,受强光照射不易受损

②内付有V(λ)修正滤光片,适宜用异色温光源的照度,误差小

③光电池前加一块余弦角度补偿器(乳白玻璃或白色塑料)原因是入射角大时,光电池偏离余弦定则

④照度计应工作在室温或接近室温下(光电池漂移随温度改变而发生改变）

三、使用仪器列表

1、密封的长方体纸箱

2、一个电阻1000Ω、一个光敏电阻

3、开关1个

4、小灯泡、发光二极管各一个

5、直流电源12v，导线若干

6、照度计、电压表、电流表各一个

四、实验内容及步骤

（一）发光二极管作光源：

1、按电路图连接好放入纸箱子里面

2、先固定发光二极管与光敏电阻之间距离不变，然后闭合开关

3、把电源电压从1v-12v之间每隔一伏记录一组数据填入下表：

光强度

（lux）

电流

（A）

电压

（v）

对应电

阻

（Ω）

4、根据所得的数据作出r-lux图、u-lux图、i-lux图

5、先光源固定后，把照度计和光敏电阻同时从光源前开始向远处移动，每移动5cm记录一组数据，然后填入下表（注：选定一个标准的电压电流值，即光源强度不改变的情况下）

光强度

（lux）

移动距

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

离

（cm）

对应电

阻

（Ω）

6、作出s-lux图，r-lux图

（二）小灯泡作光源

1、更换光源为小灯泡后，重复上述的步骤，测出相应的值填入下表

光强度

（lux）

电流（A）

电压（v）

对应电阻

（Ω）

2、根据所得的数据作出r-lux图、u-lux图、i-lux图

3、先光源固定后，把照度计和光敏电阻同时从光源前开始向远处移动，每移动5cm记录一组数据，然后填入下表（注：选定一个标准的电压电流值，即光源强度不改变的情况下）

光强度

（lux）

移动距

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

离

（cm）

对应电

阻

（Ω）

3、作出s-lux图，r-lux图

4、与发光二极管作光源时测得的数据作对比，选出较为理想的光源，并说明理由

五、数据处理及分析

1、绘制出发光二极管作光源，固定光源与照度计距离时：（r-lux图、u-lux 图、i-lux图）

移动时对应：（s-lux图，r-lux图）

2、绘制出小灯泡作光源，固定光源与照度计距离时：（r-lux图、u-lux图、i-lux图）

移动时对应：（s-lux图，r-lux图）

六、比较选用不同光源时得出的图像的区别

（1）

（2）

七、误差分析

八、实验结果陈述与总结