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光电传感器系列实验 光电传感器是将光信号转变为电信号的重要器件，其应用技术是信息科学的一个重要组成部分。 光电传感器主要有两种工作机理：一种是利用材料的光电特性直接将光信号转变为电信号；另一种是吸收光能转变为热能，再通过热电、热释电或光化学反应等转变为电信号。光电传感器应用广泛、发展迅速，本实验通过对部分光电传感器的特性研究及典型应用，拓展对光电传感器技术的了解及应用能力。 实验目录 实验一 光敏电阻特性实验 实验二 光敏二极管特性实验 实验三 光敏三极管特性实验 附录一 光电传感器实验台使用说明 实验一 光敏电阻特性实验 实验原理： 光敏电阻由半导体材料制成，结构如图1所示。其工作原理基于内光电效应，当掺杂的半导体薄膜表面受到光照时，其电阻值随入射光的强弱而改变光敏电阻一般用于光的控制和光电转换 光敏电阻的光电阻、光电流 a. 观察光敏电阻的蛇形结构（如此设计的目的？）,用遮光罩将光敏电阻分别置于黑暗或环境光中, 用万用表分别测得其相应的亮电阻和暗电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，灵敏度越高。可在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，作性能比较。 b. 在给定工作电压下，通过亮电阻和暗电阻的电流分别为亮电流和暗电流，其差为光敏电阻的光电流。光电流越大，灵敏度越高。按图2接线，电源从直流稳压电源+2~+8V间选用，分别在黑暗和环境光照下利用微安表测出亮电流与暗电流，或通过测出负载电阻的输出电压V暗和V亮，得到暗电流I暗=V暗/RL,亮电流I亮=V亮/RL。通过测出两个光敏电阻的光电流，做性能比较。 光敏电阻的伏安特性 伏安特性是在一定照度下，光敏电阻流过的光电流与两端所加的电压之间的关系。 按照图2连线，分别测出偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，再用高亮度光源，测得给定偏压时的光电流情况。数据记入下表，作出不同照度下的伏安特性曲线。 偏压 光电流 2V 4V 6V 8V 10V 12V 光敏电阻I 光敏电阻II 光敏电阻的光谱特性 不同的材料制成的光敏电阻有着不同的光谱特性，几种光敏电阻的光谱特性示例见图3，当不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上，光敏电阻就有不同的灵敏度。 图3 光敏电阻电路按照图2接线, 电源电压可采用直流稳压电源的负电源。 发光管电路按照图4接线。用高亮度LED（红、黄、绿、蓝、白）作为光源，其工作电源可选用直流稳压电源的正电源，限流电阻用选配单元上的1K~100K档电位器，首先应置电位器阻值为最大，打开电源后缓慢调小阻值，使发光管逐步发光并至最亮，当发光管达到最高亮度时不应再减小限流电阻阻值,确定限流电阻阻值后不再改变。依次将各发光管接入光电器件模板上的发光管插座，各种光源的发光亮度可用照度计测得并 图4 可调节发光管电路使之光照度一致。发光管与光敏电阻顶端可用附件中的黑色软管连接。 分别测出光敏电阻在各种光源（高亮度LED、激光器）照射下的光电流，数据记入下表，分析两种光敏电阻大致的光谱特性分布。 光源 光电流 激光 红 黄 绿 蓝 白 光敏电阻I 光敏电阻II 光敏电阻的光电特性 光电特性是在一定的电压作用下，光敏电阻的光电流与照射光通量之间的关系，如图5所示。 光敏电路按照图2连线，电源可选用+12V稳压电源，适当串入一选配单元上的可变电阻，阻值在10K左右。 发光电路按照图4接线。发光LED接直流稳压电源的2~10V电压档，调节电路使发光管刚好发光，将发光管与光敏电阻顶端用黑色软管相连接，盖上遮光罩，测光电流。 依次将发光管工作电压提高为4V、6V、8V、10V，提高 图5 发光强度，将用照度计测得的光照度及相应光电流记入下表： 偏压 2V 4V 6V 8V 10V 光照度 光电流 可在暗光条件下，打开高亮度光源，改变光源与光敏电阻的距离和照射角度，从而改变光敏电阻上入射光的光通量，观察光电流的变化情况。 光敏电阻的应用-----暗光亮灯电路 图6所示为工作台的“光敏灯控”实验单元内的实际电路,在放大电路中,当光照度下降时晶体管T基极电压升高，T导通,集电极负载LED流过的电流增大,LED发光,这是一个暗通电路.。 a. 按照仪器面板所示，将光敏电阻对应接入“光敏灯控”单元的“光敏入”，“发光管”端口与工作台上实验模板上的发光管相接。调节“暗光控制”电位器，使在实验室