光敏电阻基本特性的测定实验报告

光电专业实验报告

题目：

姓名： 何锦鸿 学号：171020109

————————————————预习完成部分———————————————

一、实验目的：

1、在一定光强下，测量光敏电阻的电压与光电流之间的关系；

2、在一定电压下，测量光敏电阻的光强宇光电流之间的关系。

二、实验原理：

在光照作用下能使物体的电导率改变的现象称为内光电效应。本实验所使用的光敏电阻就是基于内光电效应得光电元件。当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分家代电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。这样由于材料中载流子个数的增加，使材料的电导率增加，电导率的改变量为

p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ (1)

(1)式中e 为电荷的电量，p ∆为空穴浓度的改变量，n ∆为电子浓度的改变量，

p μ为空穴的迁移率，n μ为电子的迁移率。

当光敏电阻两端加上电压U 后，光电流为

ph A

I U d

σ=⋅∆⋅ (2)

其中A 为与电流垂直的截面积，d 为电极间的距离。

用于制造光敏电阻的材料主要有金属的硫化物、硒化物和锑化物等半导体材料。目前生产的光敏电阻主要是硫化镉。光敏电阻具有灵敏度高、光谱特性好、使用寿命长、稳定性能高、体积小以及制造工艺简单等特点。

本实验入射到光敏电阻的光强由一对偏振片来控制。当两个偏振片的偏振方向的夹角为α时，透过这两个偏振片的光强为

2cos out in I I D α= (3)

这里D 为两个偏振片平行时的线性透过率。

光敏电阻的基本特性包括伏——安特性、光照特性，光电灵敏度、光谱特性、频率特性和温度特性等。本实验主要研究光敏电阻的伏——安特性和光照特性。

三、理论分析及仿真

四、实验装置（所用仪器设备）

实验仪器包括：光源，光源之电源，数字稳压电源，偏振片，光敏电阻和数字万用表。实验装置图如图1所示。

五、实验及步骤

1、将两个偏振片的夹角α分别设定为0o ，取电压值U 分别为0、1、

2、

3、

4、

5、

6、

7、

8、

9、10、11、12V ，测量光电流ph I 的值；随后，再将偏振片的夹角α设定为30o ，60o 和90o ，重复以上测量，记录ph U I :关系数据。

2、将光敏电阻的工作电压设定为1U V =，取α值分别为0o 、10o 、20o 、……、90o ，

测量光电流ph I 的值；随后再将光敏电阻的工作电压分别设定为4、8、12V ，重复以上实验，记录ph I α:数据。

六、预习思考

1.了解光电效应，知道光电效应的分类。

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect ）。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。

2.具体说明光敏电阻有哪些性质，具体有哪些应用。 1）光敏电阻特性

光敏电阻对光线十分敏感。光照愈强，阻值就愈低。随着光照强度的升高，

偏振片2 偏振片1

图1 实验装置图

电阻值迅速降低，可降低至1KΩ以下。

2）光敏电阻用途

1. 光敏电阻模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强。

2. 模块在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO 口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，模块D0 输出低电平。

3. 小板数字量输出D0 可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光强改变。

4. 小板模拟量输出AO 可以和AD 模块相连，通过AD 转换，可以获得环境光强更精准的数值。

————————————————实验完成部分———————————————

七、实验操作步骤及数据记录：

1.实验操作步骤

1）将两个偏振片的夹角α分别设定为0o ，取电压值U 分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12V ，测量光电流ph I 的值；随后，再将偏振片的夹角α设定为30o ，60o 和90o ，重复以上测量，记录ph U I :关系数据。

2）将光敏电阻的工作电压设定为1U V =，取α值分别为0o 、10o 、20o 、……、90o ，

测量光电流ph I 的值；随后再将光敏电阻的工作电压分别设定为4、8、12V ，重复以上实验，记录ph I α:数据。 2.数据记录

图2

八、数据处理及分析：

1.利用Origin 软件对数据进行处理 实验1，在α为不同角度时，取光敏电阻的电压值U 值分别为0，1，2，……12伏，测量光电流的值ph I 。不同夹角α下， ph U I :关系图如图3所示

图3

实验2 在U 为不同值时，取α分别为0o 、10o 、20o 、……、90o ，测量光电流值ph I ，不同电压下，ph I α:关系图如图4所示

图4

2.数据分析

分析图3，当α不变，即入射光强不变时，在U＞6V的条件下，光敏电阻的U与

I时几乎呈线性关系。

ph

分析图4，当U不变时，光电流随着α的增加而减小，不满足线性关系，曲率斜率有增加的趋势

九、问题分析

十、实验结论

在一定的光照强度下, 光敏电阻的电压与电流满足线性关系，光敏电阻的光照特性是非线性的。

参考文献

[1]王玉清,任新成.王玉清任新成[J].延安大学学报 (自然科学版) ,36(),85-89 DOI:10.13876