实验三-光电三极管特性测试及变换电路.docxVIP

实验三 光电三极管特性测试及其变换电路 实验目的 、学习掌握光电三极管的工作原理2、学习掌握光电三杨 管的基本特性掌掘光电三极管特性测试的方法 4、了解光电三极管的基本应用 二、实验内容 1、光电三极管光电流测试实验2、光电三极管伏安特性测试实验3、光电三极管光电特性测试实验4、光电三极管时间特性测试实验5、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器 1、光电器件和光电技术综合设计平台 1台2、 光源驱动模块 1个3、 负载模块 1个1、 光通路组件 1套5、光电三极管及封装组件 1套6、2#迭插头对(红色，50cm) 10根7、 2#迭插头对(黑色，50cm) 10根8、示波器 1台 四、实验原理 光电三极管与光电二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的 差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。 光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。其结构如图3-1 (a)所示。 当光敏三极管按图3-1 (b) 所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置，无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流。这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流是原始光电流的(1+B )倍。 这样集电极电流将随入射光照度的改变而更加明显地变化。 在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用了晶体三极管的电流放大作用，用Ge或Si单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。其结构使用电路及等效电路如图4所示。 光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个-般晶体管基极和集电极并联 :集电极 基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。不同之处是，集电极电流(光电流)由集电结上产生的i中控制。集电极起双重作用:把光信号变成电信号起光电极管作用: 使光电流再放大起般三极管的集电结作用。一般光敏三极管只引出E、C两个电极，体积小，光电特性是非线性的，广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。 五、注意事项 1、实验之前，请仔细阅读光光电器件和光电技术综合设计平台说明，弄清实训平台各部分的功能及按键开关的意义: 2、当电压表和电流表显示为“1_”是说明超过量程，应更换为合适量程:3、连线之前保证电源关闭。 六、实验步骤 1、光电三极管光电流测试实验 C)组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连(红为正极，黑为负极)， 将光源驱动及信号处理模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 (2)将开关S2拨到“静态”。 3)按图3-2连接电路图，直流电源选用0-15V可调直流电源，RL取RL=IK欧，光电三极管C 极对应组件上红色护套插座，已极对应组件上黑色护套插座。 (4)打开电源，缓慢调节光照度调节电位器，直到光照为3001x (约为环境光照)，缓慢调节可调直流电源到电压表显示为6V.读出此时电流表的读数，即为光电三极管在偏压6V，光照3001x时的光电流。 (5)实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。 2、光电三极管光照特性测试 (1)组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连(红为正极，黑为负极)，将光源驱动及信号处理模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 (2)将开关S2拨到“静态”。 (3)按图3-3所示的电路连接电路图，直流电源选用0-15V可调直流电源，负载RL选择RL=IK欧。 (4)将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。打开电源，调节直流电源电位器，直到 .56.显示值为创左右，顺时针调节该旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的光生电流值、填入下表。若电流表或照度计显示为“1_”时说明超出量程，应改为合适的量程再测试。(5) 调节直流调节电位器到10V左右，重复述步骤(4)， 改变光照度值，将测试的电流值填入下表(6)根据E面所测试的两组数据，在同一坐标轴中描绘光照特性曲线并进行分析。(7)实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。3、光电三极管伏安特性实验装置原理框图如图3 -4所示。(1)组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连(红为正极，黑为负极)，将光源驱动及信号处理模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。(2)将开关S2拨到“静态”。(3)按图3-4所示的电路连接电路图，直流电源选用0-15V可调直流电源，负载RL选择RL=2K欧。(4