光电复习资料及答案

1右图为光敏电阻的驱动电路，在两不同光照条件下，光敏电阻的阻值分别为
RG
1和RG
2
，则为使在这两不同光照条件下，输出电压Vo的变化量最大，该如
何选择负载电阻的阻值R
L
？
解：
2叙述光电池的工作原理以及开路电压、短路电流与光照度的关系。

为什么光电池的输出与所接的负载有关系？
解：（1）工作原理:光电池是一个简单得PN结。

当光线照射PN结时，PN结将吸收入射光子。

如果光子能量超过半导体材料的禁带宽度，则由
半导体能带理论可知，在PN结附近会产生电子和空穴。

在内电场的作
用下，空穴移向P区，电子移向N区，使N区聚集大量的电子而带上
负电，在P区聚集大量的空穴而带上正电。

于是在P区和N区之间产
生了电势，成为光生电动势。

如果用导线或电阻把N区和P区连接起
来，回路中就会有光电流I流过，电流方向是由P区流向N区。

（6分）（2）光电池的电动势即开路电压与照度成非线性关系，在照度光电池的短路电流与照度成线性关系（4分）
（3）当负载电阻较大时，光电流流过负载电阻时，必然使外加电场增大，由于外电场的方向是与内电场方向相反，故要削弱内电场的强度，从而使
光生的电子和空穴不能移过PN结，使对外输出的光电流减少。

（5分）3有一正弦调制光照射于光敏二极管，其
电路如图所示，R=RL＝100K，光敏二极管
的灵敏度S＝0.2μA/LUX。

欲使其输出电
压U0＝4V，求所需的照度变化。

若RL由1
00K变至40K，问输出电压U0变至几伏?
解：交流时C相当于短路,R//RL=50kΩ,
光电流Ig=U0/50kΩ=0.08mA,
照度变化Φ=Ig/s=0.08×0.2=400LUX,
因为光敏二极管的电流与负载无关,Ig=0.08mA,
此时,R//RL=28.6kΩ,V0=Ig×28.6 kΩ=2.288V.
4试用脉冲测量物理量的原理设计一个在线自动测长装置，即对传送带上运动物体进行自动测长。

要求：（1）叙述测长原理。

（2）画出结构原理框图。

5如右图所示，设光敏电阻的暗阻为欧，亮阻为欧，
E＝12V，为使其输出电压U的变化最大，求：
(1)及最大的输出电压变化ΔU。

(2)若光敏电阻的最大耗散功率为100 mW，它的极限电压为100V，
求容许的最大E 为多少伏?
解：①E u R R L
L ))
1((101010104488+-++=∆ 由0=∆dR
u d 得，R L =106Ω时，Δu 最大，最大值为11.7V ② I=100mW/100V=1mA,E=1mA ×106+100V=1100V
I 为光敏电阻的最大电流,E 为容许的最大电压。

6现有一光电二极管，其灵敏度为55.0/10mA Lx -⨯,在下图电路中，假设入射光通量范围为0~120lx, R L =120ΩK ,试估算光电流I S 和输出电压V out 的范围?
解：光电流
所以光电流的范围为0
6 由虚短和虚断可知，输出电压
,所以输出电压范围为
7说明下列电路的工作原理并说明是一种什么类型(提示:亮通光还是暗通光电控制电路)的光电控制电路。

解：当有光线照射到光电器件上时，光电三极管GG 导通，有电流流过，三极管BG 基极
有电压，当光强达到一定强度时，三极管BG 导通，有足够电流流过继电器使继电器动作，开关闭合，灯泡发亮。

该电路是亮通光电控制电路。

8为什么结型光电器件只有反偏置或零偏置时才有明显的光电效应？
解：当光照射p-n 结，只要入射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子-空穴对。

这些非平衡载流子在内建电场作用下，空穴顺电场方向运动，电子逆电场方向运动，在开路状态，最后在n 区边界积累光电子，P 区积累光生空穴，产生一个与内建电场方向相反的光生电场。

光电二极管在正偏时，成单向导电性，没有光电效应产生，只有反偏置或零偏置时，才产生明显光电效应。

9某光敏电阻与负载电阻RL=2kΩ串接于12伏的直流电源上，无光照时负载电阻上的输出电压为u1=20mV，有光照时负载上的输出电流u2=2V，试求：光敏电阻的暗电阻和亮电阻值；若光敏电阻的光导灵敏度S=6×s/lx，求光敏
电阻所受的照度？
解：暗电阻
亮电阻
光生电流
光电导
光照度。