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光电子技术课程实验教学大纲 光电子技术课程实验教学大纲 一、课程性质及任务 光电子技术与国民经济和国防工业中有着十分广泛的应用，由于光电子技术有很强的实践性，只有掌握了光的基本实验方法，才能真正掌握光电子技术及其在实践中的应用。 因此，光电子技术实验设置的目的就是使学生熟悉光电子技术领域里一些基本的仪器及使用方法，技术实验技能和动手能力，增培养学生具有严谨的实事求是的科学地工作作风。 二、课程的教学要求 本实验课程主要分成基础实验与提高实验组成。基础实验主要让学生理解常见的发光器件和光电转换器件基本原理与测试方法。提高实验主要考虑了光电子技术在通信中的常见应用，主要让学生理解光信号加载调制及其解调有关的光调制概念。使学生掌握光的调制和扫描、光电探测、光电显示技术等的基本概念及应用。 要求学生通过所做实验对光电子技术有比较全面、系统的认识和了解，能独立设计并实现简单的光电系统。 三、实验项目与学时分配 四、考核及成绩评定 1、考核方式：操作 2、考核标准及比例： 出勤20％ 操作40% 实验报告40％ 五、主要参考书 1、安毓英,刘继芳,李庆辉.光电子技术.电子工业出版社.2002年 2、朱京平.光电子技术基础.科学出版社.2003年 3、彭江德等.光电子技术基础.清华大学出版社.1988年 4、潘英俊,邹建.光电子技术.重庆大学出版社.2000年 5、石顺祥,过巳吉编著光电子技术及其应用(第一版).电子科技大学出版社.2000年 实验一 光敏电阻及应用实验 【实验目的】 1、了解光敏电阻的电阻变化特性 2、利用光敏电阻实现简单的应用 【实验仪器】 直流稳压电源 万用表 示波器 【实验原理】 光敏电阻是最典型的光电导器件，又称光导管，为纯电阻元件。 半导体光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的光电探测器件，即材料（或器件）的电导率随光照强度的改变而发生变化。 一般光敏电阻的阻值随光照增强而减小。 优点：灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小、重量轻、机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等。 不足：需要外部电源，有电流时会发热。由于存在非线性，因此光敏电阻一般用在控制电路中，不适用作测量元件。 【实验原理】 光敏电阻的结构如图所示。 管芯是一块安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电导体。 光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层，虽然产生的载流子也有少数扩散到内部去，但扩散深度有限，因此光电导体一般都做成薄层。 为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案。 【实验原理】 光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。 如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小，其连线电路如图所示。 【实验原理】 光敏电阻的主要参数和基本特性 （1）暗电阻、亮电阻、光电流 暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。 亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。 光电流：亮电流与暗电流之差。 【实验原理】 光敏电阻的主要参数和基本特性 （2）光照特性 下图表示CdS光敏电阻的光照特性。 在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间呈同向增长关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。 因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。 【实验原理】 光敏电阻的主要参数和基本特性 （3）光谱特性 光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。 【实验原理】 光敏电阻的主要参数和基本特性 （4） 伏安特性 在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。 由曲线可知，在给定偏压下，光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。 但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。 【实验原理】 光敏电阻的主要参数和基本特性 （5）频率特性 当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。 由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同，如图。硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以