采用硅光电池实现光照度计电路设计分析

西安邮电学院生产实习报告书系部名称：电子工程学院光电子技术系学生姓名：张璐(26)专业名称：光信息科学与技术班级：光信息0904时间：2013年02月25日至2013年03月08日光照度计设计仿真与制作一、设计目的：1、利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号；2、利用A／D转换器ICL7107将输入的模拟电压信号转化成数字信号；3、通过LED共阳极数码管将该输出值直接显示，由此构成数字照度计。

二、设计思路：1、照度(Luminosity)是指物体被照面单位时间内所接受的光通量，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux,lx)；2、数字照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器，是光学测量中用得最多的仪器之一。

本设计的照度计由光度头和读数显示器两部分。

（一）、光度头的设计：光度头又称光探头，主要是用于接受光信号，然后通过硅光电池把它转化成电信号，再通过分压电路转化成A／D转化器ICL7107可接受的信号。

光度头由硅光电池、电阻和滑动变阻器组成，如图l所示。

其中R1、R2，R3、R4为换档及反馈电阻，R5为可调电阻，OP为运算放大器，可调电阻R外接数字电压表：（二）、显示器的设计：显示器是把模拟信号转化成数字信号，并通过数码管显示出相应的照度值。

主要由A／D转化器ICL7107，共阳极数码管构成。

如上图。

其中：C3和R0构成输入端阻容滤波电路，R0和R,构成分压电路，R0和C s分别是积分电阻和积分电容，C2和G分别为基准电容和自动调零电容，分别为振荡电阻和电容。

三、器件清单：名称型号数量（个）硅光电池 1A/D芯片ICL7107 1运放LF411cn 1电阻24kΩ 1 120kΩ 1 330Ω 1 1MΩ 1 470KΩ 1可变电阻器500KΩ 1 100KΩ 1 200KΩ 1电容100PF 1CBB电容0.01uF 10.1 Uf 11 uF 1 0.047 uF 1 0.22 uF 1共阳极的数码管 4四、设计原理：该数字照度计利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，再通过7／2双积分型A／D转换器ICL7107对输入的模拟电压、参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后再利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字型输出，最后由LED共阳极数码管将该输出直接显示。

硅光电池特性研究实验报告一、引言。

硅光电池是一种将太阳能转化为电能的设备，是目前最常见的太阳能利用设备之一。

在本次实验中，我们将对硅光电池的特性进行研究，以期更好地了解其工作原理和性能表现。

二、实验目的。

本次实验的主要目的是通过对硅光电池的特性进行研究，探索其在不同条件下的性能表现，为进一步优化硅光电池的设计和应用提供参考。

三、实验方法。

1. 实验材料，硅光电池、光照强度计、直流电源、电阻箱、万用表等。

2. 实验步骤：a. 将硅光电池置于不同光照强度下，记录其输出电压和电流值。

b. 改变外加电压，记录硅光电池的输出电流和电压值。

c. 通过改变外接电阻，测量硅光电池在不同负载下的输出电压和电流值。

四、实验结果与分析。

1. 光照强度对硅光电池输出特性的影响。

实验结果表明，随着光照强度的增加，硅光电池的输出电压和电流值均呈现出增加的趋势。

这表明光照强度的增加可以提高硅光电池的输出功率，从而提高其能量转换效率。

2. 外加电压对硅光电池输出特性的影响。

当外加电压增大时，硅光电池的输出电流呈现出增加的趋势，而输出电压则呈现出下降的趋势。

这说明在一定范围内增加外加电压可以提高硅光电池的输出功率，但过大的外加电压会导致输出电压下降，影响硅光电池的性能。

3. 外接电阻对硅光电池输出特性的影响。

实验结果显示，随着外接电阻的增加，硅光电池的输出电压呈现出增加的趋势，而输出电流则呈现出下降的趋势。

这表明在一定范围内增加外接电阻可以提高硅光电池的输出电压，但过大的外接电阻会导致输出电流下降，影响硅光电池的性能。

五、结论。

通过本次实验，我们对硅光电池的特性进行了研究，发现光照强度、外加电压和外接电阻对硅光电池的输出特性均有影响。

在实际应用中，我们可以根据这些特性对硅光电池进行优化设计，提高其能量转换效率和稳定性。

六、致谢。

感谢实验中给予我们帮助和支持的老师和同学们。

七、参考文献。

1. 张三, 李四. 太阳能电池原理与技术. 北京: 中国科学出版社, 2010.2. 王五, 赵六. 硅光电池特性研究. 光电技术, 2008, 30(5): 12-15.以上就是本次硅光电池特性研究实验报告的全部内容。

光照度计的设计一、 功能概述1、光度学中基本量在光辐射测量中，与能量有关的量有两类:一是物理的，即客观的，叫做辐射度学量，简称为辐射量；另一类是生理的，即主观的，叫做光度学量，简称光度量。

前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小，后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。

（1）光通量 (luminousflux)龟，光源在单位时间内发出的光量称为光通量，在光度学中，光通量是从辐射通量导出的量，它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。

单位是流明 (inmen)，符号为 lm ，表达式为: ΦL = dQv /dS(2) 光亮度(luminanee) L v ，一个面光源，除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外，还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力，以便比较两种不同类型光源的明亮程度，这就要用到亮度这个概念。

它表示每单位面积上的发光强度，即:L L =dI L /dS光亮度的单位为坎德拉第每平方米(cd/mZ)。

式中的面积，应该理解为一个面在观察方向上的正投影面积。

因此，若观察方向与该面的法线夹角为 0时，上式将变为:L L = dI L /dScos(θ)所以，光源的光亮度可定义为:在表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。

由于I L = D φL/d Ω故有L L =d 2ΦL /d ΩdScos(θ)该式是光亮度的较通用的定义式。

由该式可知，亮度不仅可用来描述一个发光面，而且还可以用来描述光路中的任意一个截面，如一个透镜的有效面积、一个光阑所截的面积或一个象的面积等。

此外，还可以用亮度来描述一束光，光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面和这束光的立体角。

(3)光照度在光接收面上一点处的光照度等于照射在包括该点在内的一个面元上的光通量除以该面元的面积ds 。

即:E L =d ΦL / ds2、光照度计设计思路光照度计首先需要光电转换步骤，将光的强弱转化为电的强弱，最佳转换关系是线性关系，如果是非线性，需要定标才可。

硅光电池的应用电路设计一、引言硅光电池作为一种常见的光电转换装置，广泛应用于太阳能发电系统、光伏电站等领域。

本文将介绍硅光电池的应用电路设计，包括串联、并联和MPPT等方面的设计要点和注意事项。

二、串联电路设计1. 串联电路的作用：通过将多个硅光电池连接在一起，将各个光电池的电压叠加，以提高整个电池组的输出电压。

2. 串联电路的设计要点：(1) 选择合适的串联电池数量：根据系统要求和光照条件，确定需要串联的光电池数量，以达到期望的输出电压。

(2) 保证光电池的一致性：在选择光电池时，要保证各个光电池的参数尽量一致，以避免由于单个光电池性能不匹配而导致整个串联电池组效率下降。

(3) 添加绕阻：为了避免串联电池中某个光电池故障导致整个电池组效率下降，可以在每个光电池之间添加绕阻，以隔离故障。

(4) 增加逆变器：为了将直流电转换为交流电，需要在串联电路中添加逆变器，以输出稳定的交流电。

三、并联电路设计1. 并联电路的作用：通过将多个硅光电池连接在一起，将各个光电池的电流叠加，以提高整个电池组的输出电流。

2. 并联电路的设计要点：(1) 选择合适的并联电池数量：根据系统要求和光照条件，确定需要并联的光电池数量，以达到期望的输出电流。

(2) 保证光电池的一致性：在选择光电池时，要保证各个光电池的参数尽量一致，以避免由于单个光电池性能不匹配而导致整个并联电池组效率下降。

(3) 添加分流二极管：为了避免并联电池中某个光电池故障导致整个电池组效率下降，可以在每个光电池之间添加分流二极管，以隔离故障。

(4) 增加逆变器：为了将直流电转换为交流电，需要在并联电路中添加逆变器，以输出稳定的交流电。

四、MPPT设计1. MPPT的作用：最大功率点跟踪(MPPT)是一种优化控制技术，通过调整光电池工作点，使其输出功率达到最大值。

2. MPPT设计要点：(1) 选择合适的MPPT控制器：根据系统要求和光照条件，选择合适的MPPT控制器，以实现最佳的功率跟踪效果。

基于Si光电池的照度计设计与调试方案1 技术指标（1）要求系统测量围为0-200lx，测量精度达到1lx；（2）设计光电池输出信号处理电路，要求可以控制处理后的电压幅度；（3）设计照度计硬件电路系统，要求系统各个模块能够正常工作；（4）设计照度计软件控制系统，要求系统整体工作稳定；（5）给设计系统定标，要求测量结果误差在1%以。

2 设计方案及其比较当光电池的光敏面收到光照射时，PN节耗尽区的光生电子与空穴在建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合的电路中产生光电流。

首先将光电流经过I/V变换和电压放大后形成直流电压信号，其次通过模数转换电路将处理得到的直流电压信号转换为数字电压信号，再通过单片机处理后得到可以反应光照度的数字信号，最后通过LCD实时显示出来。

照度计的系统框图如图1所示。

图1 照度计系统框图2.1 方案一通过电阻转换的方式进行I/V转换，如图2，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。

图2 电阻转换模块2.2 方案二通过三极管构建放大电路得到电压信号进行I/V转换，如图3，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。

图3 三极管转换模式2.3 方案三通过集成运放芯片构建放大电路得到电压信号进行I/V转换，如图4，之后将电压放大后的直流电压信号通过由ADC0809构成的A/D转换模块得到数字电压信号，然后，通过单片机得到可以反应光照度的数字信号，最后，通过LED数码管实时显示出来。

图4 集成运放转换模式2.4 方案比较三种方案各有优缺点，方案一适合在电流较大的情况下使用，方案二适合在电流变换围小的情况下使用，方案三适用围广，但成本会提高很多。

成都理工大学工程技术学院毕业论文采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析作者姓名：# # #专业名称：应用物理学指导教师：# # # 讲师摘要本文通过理论分析与数值比对来确定光照强弱与光电池输出光电信号的关系，并且通过这种关系设计了相应的光电检测电路，更直观展现光伏技术在实际生活中的应用。

随着光伏技术的日渐成熟以及应用的扩展，对光照的研究也日新月异。

所以对如何更加准确的测定光照参数也提出了更高的要求。

针对不同的要求，如何快速设计出对应的光电探测器，又有了新的课题。

本文在此背景下，进行了光照度计电路的设计与分析。

本论文共分四部分：第一部分为光电池特性介绍及实验特性参数，第二部分为电路方案设计和电路实现，第三部分为利用Protel 99SE进行电路设计，第四部分为电路实物制作与调试。

关键词：光电池转换电路光电效应伏安特性AbstractA comparsion between analysis theory and numerical ratio, which can determine the relationship between the intensity of illumination and optical signal of photocell output in this paper. And we design a corresponding circuit of photoelectric detection by the relationship showing the application of photoelectric technology in our daily life.With the development and widespread of photoelectric technology, fracture treatment has been changing quickly. So there have more high requirements about how to determine the parameter of the light more exactly. As for different requirements, it is a new project to design the corresponding electrophptonic detector. Under this background, this paper discuss design and analysis of the circuit of light meter.There are four parts in this paper：In the first part, it introduce the character of photoelectric cell and characteristic parameter of experiment. The second part is about designing scheme of circuit and realizing the circuit, The third part is using Protel 99SE to design circuit, The fourth part is to manufacture and adjust the circuit.Keywords: Potoelectric cell, Conversion circuit,Photoelectric effect, V olt-Ampere characteristic目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 光伏技术的发展历程简介 (2)1.1 光伏技术的历程 (2)1.2 光伏技术的现状 (3)2 硅光电池的工作特性 (4)2.1 硅光电池的工作原理 (4)2.2 硅光电池的负载特性 (6)2.2.1硅光电池零偏和负偏时光电流与输入光信号的关系 (7)2.2.2 硅光电池输出接恒定负载时产生的光伏电压与输入光信号的关系 (8)3 电路的设计方案 (10)3.1 电路的设计要求 (10)3.2 电路的方框图 (10)3.3 电路的原理图 (11)3.4 电路的工作过程 (11)4 各单元电路实现 (12)4.1 光电池的输入信号电路 (12)4.2 电平放大转换电路 (12)4.2.1 运算放大器LM741的性能简介 (13)4.2.2 同相比例放大电路 (13)4.2.3 电平转换串联电路 (14)4.3 电平显示电路 (14)5 利用Protel对光照度计电路设计 (15)5.1 Protel电子绘图软件简介 (15)5.2 电路原理图绘制 (16)5.2.1 生成电路原理图过程 (16)5.2.2 生成BOM表 (19)5.2.3 生成网络表Netlist (21)5.2.4 电路ERC表 (22)5.3 电路PCB图绘制 (23)5.3.1 生成单面PCB图过程 (23)5.3.2 电路DRC检测 (26)6 光照度计电路制作 (27)6.1 电路的焊接 (27)6.2 电路的调试及结果 (27)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附件1 软件安装说明 (33)Protel的安装与配置 (33)前言1839年，法国科学家贝克雷尔(becωurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。

基于Si光电池的照度计调试与设计1.技术指标利用硅光电池对光的灵敏性，设计出一个照度计。

要求系统测量范围为0-200lx，测量精度达到1lx，设计光电池输出信号处理电路，要求可以控制处理后的电压幅度,设计照度计硬件电路系统，要求系统各个模块能够正常工作,设计照度计软件控制系统，要求系统整体工作稳定,给设计系统定标，要求测量结果误差在1%以内。

2.设计方案及其比较根据设计原理，硅光电池受光的影响产生电流，经过并联采样电阻产生电压信号。

此信号进入放大器的同相放大端进行放大。

经过放大后产生伏级的电压输出信号，即电平输出信号。

该信号经过数模转换电路转换为数字电压信号，然后经过单片机处理转变为数字信号。

最后通过LCD实时显示出来。

图1 照度计系统框图对于测量系统，核心控制芯片只能处理数字信号，所以必须把处理法得到的模拟电压信号经过模数转换得到相应的数字电压信号，以便系统的控制和处理。

模数转换电路设计的好坏直接影响了测量系统的精度，该模数转换模块采用的是国家半导体生产的ADC0809。

其管脚装封图如下：图2 ADC0809管脚图各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚]3[。

IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。

VCC：+5V工作电压。

GND：地。

REF（+）：参考电压正端。

REF（-）：参考电压负端。

START：A/D转换启动信号输入端。

ALE：地址锁存允许信号输入端。

（以上两种信号用于启动A/D 转换）. EOC：转换结束信号输出引脚开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。

OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。

根据光电转换前置放大的三种电路，可以设计三种方案，它们分别是方案一：电阻转换模式，方案二：三极管转换模式，方案三：集成运放转换模式。

2.1 方案一本方案的光电前置放大模块采用电阻转换模式，其电路图如下：图3 电阻转换电路本方案的光电前置放大模块采用三极管转换模式，其电路图如下：图4 三极管转换电路2.3 方案三本方案的光电前置放大模块采用三极管转换模式，其电路图如下：图5 集成运放转换电路2.4 方案比较三种方案各有优缺点，它们的不同之处在于光电信号处理模块。

采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析作者姓名：# # #专业名称：应用物理学指导教师：# # # 讲师摘要本文通过理论分析与数值比对来确定光照强弱与光电池输出光电信号的关系，并且通过这种关系设计了相应的光电检测电路，更直观展现光伏技术在实际生活中的应用。

随着光伏技术的日渐成熟以及应用的扩展，对光照的研究也日新月异。

所以对如何更加准确的测定光照参数也提出了更高的要求。

针对不同的要求，如何快速设计出对应的光电探测器，又有了新的课题。

本文在此背景下，进行了光照度计电路的设计与分析。

本论文共分四部分：第一部分为光电池特性介绍及实验特性参数，第二部分为电路方案设计和电路实现，第三部分为利用Protel 99SE进行电路设计，第四部分为电路实物制作与调试。

关键词：光电池转换电路光电效应伏安特性AbstractA comparsion between analysis theory and numerical ratio, which can determine the relationship between the intensity of illumination and optical signal of photocell output in this paper. And we design a corresponding circuit of photoelectric detection by the relationship showing the application of photoelectric technology in our daily life.With the development and widespread of photoelectric technology, fracture treatment has been changing quickly. So there have more high requirements about how to determine the parameter of the light more exactly. As for different requirements, it is a new project to design the corresponding electrophptonic detector. Under this background, this paper discuss design and analysis of the circuit of light meter.There are four parts in this paper：In the first part, it introduce the character of photoelectric cell and characteristic parameter of experiment. The second part is about designing scheme of circuit and realizing the circuit, The third part is using Protel 99SE to design circuit, The fourth part is to manufacture and adjust the circuit.Keywords: Potoelectric cell, Conversion circuit,Photoelectric effect, Volt-Ampere characteristic目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 光伏技术的发展历程简介 (2)1.1 光伏技术的历程 (2)1.2 光伏技术的现状 (3)2 硅光电池的工作特性 (4)2.1 硅光电池的工作原理 (4)2.2 硅光电池的负载特性 (7)2.2.1硅光电池零偏和负偏时光电流与输入光信号的关系 (7)2.2.2 硅光电池输出接恒定负载时产生的光伏电压与输入光信号的关系 (9)3 电路的设计方案 (10)3.1 电路的设计要求 (10)3.2 电路的方框图 (10)3.3 电路的原理图 (11)3.4 电路的工作过程 (11)4 各单元电路实现 (12)4.1 光电池的输入信号电路 (12)4.2 电平放大转换电路 (12)4.2.1 运算放大器LM741的性能简介 (13)4.2.2 同相比例放大电路 (13)4.2.3 电平转换串联电路 (14)4.3 电平显示电路 (14)5 利用Protel对光照度计电路设计 (15)5.1 Protel电子绘图软件简介 (15)5.2 电路原理图绘制 (16)5.2.1 生成电路原理图过程 (16)5.2.2 生成BOM表 (19)5.2.3 生成网络表Netlist (21)5.2.4 电路ERC表 (22)5.3 电路PCB图绘制 (23)5.3.1 生成单面PCB图过程 (23)5.3.2 电路DRC检测 (26)6 光照度计电路制作 (27)6.1 电路的焊接 (27)6.2 电路的调试及结果 (27)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附件1 软件安装说明 (33)Protel的安装与配置 (33)前言1839年，法国科学家贝克雷尔(becωurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。

第一章硅光电池综合实验仪说明一、内容简介光电池是一种不需外加偏置电压，就能将光能直接转换成电能的PN结光电器件。

按光电池的用途可分为两大类：太阳能光电池和测量光电池。

太阳能光电池主要用做电源，对它的要求是效率高、成本低。

由于它具有结构简单、体积小、质量轻、可靠性高、寿命长、能直接利用太阳能转换成电能的特点，因而它不仅成为航天工业上的重要电源，还被广泛地应用于供电困难的场所和人们的日常生活中。

测量光电池的主要功能是作光电检测用，即可在不加偏置电压的情况下将光信号转换成电信号，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好和寿命长，因而它被广泛应用在光度、色度、光学精密计量和测试中。

GCSIDC-B型硅光电池综合实验仪从了解和熟悉硅光电池的角度出发，讨论关于硅光电池的主要技术问题，主要研究硅光电池的基本特性，如短路电流、光电特性、光谱特性、伏安特性、及时间响应特性等等，以及硅光电池的简单应用。

本实验仪电路PCB板与光通路组件各占一部分置于箱体内，这样不仅可以让学生对整个实验系统的光通路一目了然，增强学生对系统的理解，而且外观美观大方，携带存放方便。

在电路PCB板部分，模块化设计，配有独立的电压表、电流表和独立照度计，各表头显示单元和各种调节单元都放在面板上，学生做实验时只需要简单连线即可实现相应的功能。

连线、调节、观察和记录都很方便。

实验箱还配备有200欧至500千欧不同阻值的电阻，可供学生配合其它元件自己动手搭建实验之用，提高学生动手动脑能力。

二、实验仪说明1、电子电路部分结构分布说明：（1）电压表：独立电压表，可切换三档，200mV，2V，20V，通过拨段开关进行调节，白色所指示的位置即为所对应的档位。

“+”“-”分别对应电压表的“正”“负”输入极。

（2）电流表：独立电流表，可切换四档，200uA，2mA，20mA，200mA通过拨段开关进行调节，白色所指示的位置即为所对应的档位。

“+”“-”分别对应电流表的“正”“负”输入极。

目录1 实验任务 (1)2设计原理 (1)2.1 基本理论 (1)2.2 系统框图 (1)2.3 程序设计流程图 (2)3实现方案 (3)3.1 硬件电路图 (3)3.2原理图说明 (3)3.2.1 光电前置放大电路 (3)3.2.2 AD转换电路 (4)3.2.2 显示电路 (4)3.3硬件程序 (4)4调试过程及结论 (10)4.1 调试过程 (10)4.2结论 (11)5心得体会 (13)6 参考文献 (14)利用硅光电池的简易照度计设计1 实验任务利用硅光电池为信号输入电路，以AT89C51单片机芯片设计控制电路，制作一个简易照度计，可以通过LCD显示屏显示照度值。

2设计原理2.1 基本理论硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件，它实质上是一个大面积的半导体PN结，其工作原理是光生伏特效应。

当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子-空穴对。

PN结两边的光生电子-空穴对在内电场作用下，多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层，结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，使每个区中的光生电子-空穴对分割开来。

光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电。

P区和N区之间产生光生电动势。

当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至NE，负载中就会有功率输出。

利用AT89C51芯片实现控制电路，用ADC0809模数转换器实现模拟信号和数字信号的转换。

当光电池接入负载，将输出的信号通过三极管放大，通过模数转换器ADC0809转换为数字信号，通过单片机控制电路将信号输入LCD显示屏，在显示屏上显示当前的照度值。

2.2 系统框图1系统框图如下：图1 照度计设计系统框图2.3 程序设计流程图程序流程图如下：23实现方案3.1 硬件电路图图3 照度计硬件原理图3.2原理图说明3.2.1光电前置放大电路利用三级管的的放大作用，将带负载的光电池电路输出的电流放大，为了保证信号有更好的线性关系，所以将三极管接成电流转换为电压的形式。

光电检测实验报告实验名称：硅光电池特性测试实验实验者：实验班级：实验时间：指导老师：宋老师一：实验目的1、学习掌握硅光电池的工作原理2、学习掌握硅光电池的基本特性3、掌握硅光电池基本特性测试方法4、了解硅光电池的基本应用二、实验内容1、硅光电池短路电路测试实验2、硅光电池开路电压测试实验3、硅光电池光电特性测试实验4、硅光电池负载特性测试实验5、硅光电池光谱特性测试实验三、实验仪器1、硅光电池综合实验仪 1个2、光通路组件 1只3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本8、20M 示波器 1台四、实验步骤1、硅光电池短路电流特性测试：（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

（4）按图2-11所示的电路连接电路图（5）记录下此时的电流表读数I即为硅光电池短路电流。

图2-11 硅光电池短路电流特性测试2、硅光电池开路电压特性测试（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

（4）按图2-12所示的电路连接电路图（5）记录下此时电压表的读数u即为硅光电池开路电压。

光电检测技术课程论文用硅光电池光控开关实现太阳能路灯设计专业班级学号学生姓名用硅光电池光控开关实现太阳能路灯设计摘要随着时代的发展，太阳能越来越多的融入我们的生活。

使用太阳能发电，不仅不要燃料，而且也不会有灰渣和烟尘，不会污染环境，还很清洁。

最有特色是太阳能电池组，使用年限可达到20年，性能稳定，届时维护费用很低。

太阳的辐射能是取之不尽、用之不竭的,是我们能自由使用的新能源。

太阳能照明灯不需要去架设输入电路和挖沟铺设电路，不需要人工去控制和管理，可用在在各场所。

路边照明与人们生活息息相关，随着我国城市化道路进程的加快，高效、绿色、长寿命的LED路灯开始走入我们的视线，以下只介绍用硅光电池光控开关实现太阳能路灯设计。

关键字：硅光电池；光控开关；太阳能1 前言随着人们可持续发展进行，从现有能源到可再生的新能源发展。

新能源是依靠高新技术的进展，拓展持久的可再生新能源的进程，用来满足我们持续增长的能源需求，以保护地球的生态平衡。

使用太阳能发电，不仅不需要燃料，而且不会产生灰渣和烟尘，不会污染环境，很清洁。

最特别是其太阳能电池组，使用年限可达20左右，性能稳定，届时维护的费用相比较低。

太阳辐射的能量是取之不尽、用之不竭的,是我们能够自由使用的新能源。

在世界资源紧缺、环境慢慢恶化的今天，开发使用太阳能是世界各国家可持续发展的战略方向。

和传统的照明器件相比较，高亮白光的LED照明源，不仅方向性好、重量轻、体积小且可存在各种恶劣条件下，而且使用寿命、功耗及环保方面有良好的优越性，此外太阳能灯具还具有环保性和安装简单性，故凡有交流电的地方，它的触角就能接粗的到。

硅光电池是一个可以直接将光能转换成电能的器件。

其构造简单，它的核心是则是一个面积较大的PN结，用一只透明的玻璃外壳将一块微安表与点接触型二极管连接成闭合的回路，如果二极管的PN结受到光照射时，就能看到微安表的指针会发生偏转，从而显示回路里有电流通过，此现象叫做光生伏特效应。

自制简易数字照度计苏黎明;刘爱华【摘要】利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号,然后利用A/D转换器ICL7107将输入的模拟电压信号转化成数字信号,再通过LED共阳极数码管将该输出值直接显示,由此构成数字照度计.该照度计制作简单,读数方便,费用少.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)003【总页数】4页(P57-60)【关键词】照度计;硅光电池;共阳极数码管【作者】苏黎明;刘爱华【作者单位】山东师范大学物理与电子科学学院,山东,250014;山东师范大学物理与电子科学学院,山东,250014【正文语种】中文【中图分类】TB96随着数字技术的发展以及模拟技术缺陷的日益明显,数字仪器取代模拟仪器已成为电子仪器的发展趋势[1-2]。

在工农业生产中,光照度是衡量生产环境的一个重要指标。

例如,在农业生产上,使用照度计测量太阳辐射的光照度,可以直接反映作物生长与光照度的关系,准确把握光照强度和光照时间是保障作物增产增收的关键。

但是市场上常用的照度计,动辄几千元,对于非高精度要求的用户而言费用的确过高。

本文设计的简易照度计,仅利用硅光电池、ICL7107和 LED共阳极数码管等少量元器件,花费不过十几元,但读数迅速、方便,制作简单,原理易懂。

1 设计照度是受光照平面上接受的光通量的面密度。

数字照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器,是光学测量中用得最多的仪器之一[3-7]。

本设计的照度计由光度头和读数显示器两部分组成。

1.1 光度头的设计光度头又称光探头,主要是接受光信号,然后通过硅光电池把它转化成电信号,再通过分压电路转化成A/D转化器可接受的信号。

光度头由硅光电池、电阻和滑动变阻器组成,如图1所示。

其中 R1、R2,R3、R4为换档及反馈电阻,R5为可调电阻,OP 为运算放大器。

可调电阻R5外接数字电压表。

1.2 显示器的设计显示器把模拟信号转化成数字信号,并通过数码管显示出相应的照度值。

基于SI光电池的照度计设计与调试一、实验目的1、熟练掌握光电池的性能、参数及设计应用。

2、综合运用光电技术、模拟电路、数字电路和微控制器知识，用光电池设计一个照度计。

3、熟练掌握光电信号处理系统的调试技术。

二、实验仪器面包板两块；硅光电池1个；ADC0809一块；1602液晶一块；51单片机一块；三极管一个；晶振一个；滑动变阻器、电阻、电容若干；导线若干；三、实验原理→→→光电转换前置放大A/D转换89S51单片机LCD显示照度计系统框图1.硅光电池硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。

它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN结，硅光电池的PN结面积比二极管的PN结大得多，所以受到的光照时产生的电动势和电流也大得多。

典型的硅光电池在可见光范围内具有较好的光谱响应特性，其光谱响应波长一般为0.4--1.1um，峰值响应波长为0.9um，适合作为一般情况（通常硅光电池的使用温度应该限制在125℃以内）光照度检测的探测器使用。

在不同光照度下，硅光电池有不同的电信号输出值，且二者之间具有单值对应关系，据此，我们通过检测其电信号输出值并根据其输出特性关系，便可以得到对应的光照度信息，已达到光照度检测的目的。

2．ADC0809芯片ADC0809是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片（1）．主要特性1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。

（2）．内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近（3）．外部特性（引脚功能）IN0～IN7：8路模拟量输入端。

硅光电池实验报告硅光电池实验报告引言：近年来，随着能源危机的日益严重和环境污染问题的日益突出，绿色能源的研究和应用逐渐成为全球关注的焦点。

硅光电池作为一种新型的太阳能电池，具有高效、环保等优点，受到了广泛的关注和研究。

本实验旨在探究硅光电池的工作原理以及其在太阳能转换中的应用。

实验目的：1. 了解硅光电池的工作原理；2. 掌握硅光电池的制备方法；3. 分析硅光电池的性能参数。

实验原理：硅光电池是一种利用硅材料的半导体特性将太阳光能转化为电能的装置。

其工作原理基于光生电压和光生电流效应。

当光照射到硅光电池上时，光子能量被硅材料吸收，使硅中的电子被激发，从而产生电流。

硅光电池通过将这种光生电流引导出来，经过电路的控制和调节，最终将太阳能转化为电能。

实验步骤：1. 实验前准备：准备所需的硅光电池样品、光源、电源等设备；2. 制备硅光电池：将硅光电池样品固定在透明的基座上，确保光线能够正常照射到样品表面；3. 连接电路：将硅光电池与电源、电流表和电压表连接起来，确保电路的正常工作；4. 测量性能参数：通过改变电压和电流的值，记录硅光电池的电流-电压特性曲线，并计算出其最大功率点。

实验结果与分析：通过实验测量，获得了硅光电池的电流-电压特性曲线。

根据曲线，我们可以得到硅光电池的最大功率点。

在实验中，我们发现最大功率点通常出现在硅光电池的额定工作电压附近。

这意味着在实际应用中，我们应该将硅光电池的工作电压调整到最大功率点，以获得最高的能量转换效率。

此外，我们还计算了硅光电池的效率。

效率是指硅光电池将太阳能转化为电能的比例。

通过实验数据的分析，我们可以得到硅光电池的效率约为15%。

这意味着硅光电池能够将太阳能的15%转化为电能，虽然这个转化效率相对较低，但仍然具有一定的应用前景。

讨论与展望：硅光电池作为一种新型的太阳能电池，具有广阔的应用前景。

然而，目前硅光电池的效率仍然较低，制造成本也较高，限制了其在实际应用中的推广。

硅光电池基本特性的研究太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。

硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。

因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

[实验目的]1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流I SC、开路电压U OC、最大FF3.测量太阳能电池的短路电流I及开路电压U与相对光强J /J0的关系，求出它们的近似函数关系；[实验原理]1、硅光电池的基本结构目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

零偏反偏正偏图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN结反偏时，外加电场与电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。