实验报告 光敏电阻基本特性的测量
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光敏电阻基本特性及主要参数的测试光敏电阻(Photocell)是一种基于光敏效应的传感器,其电阻值随光照强度的变化而变化。
它广泛应用于光控系统、照度计、曝光计、光敏开关等领域。
为了评估光敏电阻的性能,我们需要测试其基本特性和主要参数。
首先,我们需要测试光敏电阻的光敏特性,也就是其电阻值与光照强度之间的关系。
这可以通过将光敏电阻连接到一个恒定电压源上,然后使用一个光源以不同的光照强度照射它,并测量电阻值。
这样我们可以得到光敏电阻的响应曲线,即电阻值与光照强度的关系曲线。
通常,我们使用一个光照度计来提供可靠的光照强度测量。
其次,我们需要测试光敏电阻的光谱特性,也就是其对不同波长的光的响应。
这可以通过使用不同波长的光源进行测试。
我们可以使用一个光谱分析仪来测量光敏电阻在不同波长下的响应,并绘制光谱响应曲线。
这将帮助我们了解光敏电阻在不同光谱范围内的工作效果。
除了光敏特性和光谱特性,还有一些其他重要的参数需要测试。
其中一个是光敏电阻的响应时间。
响应时间是指光敏电阻从光照变化到实际电阻变化所需的时间。
我们可以通过使用一个快速的光源以不同频率照射光敏电阻,并测量其响应时间来测试这个参数。
另一个重要的参数是光敏电阻的灵敏度。
灵敏度是光敏电阻对光照强度变化的敏感程度。
可以通过改变光照强度,然后测量光敏电阻的电阻值的变化来测试灵敏度。
此外,还有一些其他参数也需要测试,例如光敏电阻的线性度、温度特性、稳定性等等。
这些参数可以通过使用不同光照强度和温度,然后测量光敏电阻的电阻值来测试。
总之,测试光敏电阻的基本特性和主要参数是非常重要的,它们可以帮助我们了解光敏电阻的性能和适用范围。
通过这些测试,我们可以选择合适的光敏电阻,并优化光敏电阻的应用。
光敏电阻的特性实验报告光敏电阻的特性实验报告引言:光敏电阻是一种能够根据光照强度改变电阻值的器件。
它在各种电子设备中被广泛应用,如光敏开关、光敏传感器等。
本实验旨在探究光敏电阻的特性,并通过实验数据分析其工作原理。
实验材料:1. 光敏电阻2. 电压源3. 电流表4. 电阻箱5. 光源6. 实验电路板实验步骤:1. 将光敏电阻连接到电路板上,注意正确连接极性。
2. 将电流表与电阻箱串联,连接到电路板上。
3. 将电压源与电路板相连,调节电压值为适当范围。
4. 将光源照射到光敏电阻上,并记录电流表的读数。
5. 改变光源的距离或强度,重复步骤4,记录多组数据。
实验结果:通过实验记录的数据,我们可以得到以下结论:1. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而减小。
当光照强度较弱时,电阻值较大;当光照强度较强时,电阻值较小。
这与光敏电阻的工作原理相符。
2. 光敏电阻的电阻值与光照距离成反比关系。
当光源距离光敏电阻较远时,光照强度较弱,电阻值较大;当光源距离光敏电阻较近时,光照强度较强,电阻值较小。
3. 光敏电阻的电阻值变化不仅与光照强度有关,还与光源的波长有关。
不同波长的光照射到光敏电阻上,其电阻值的变化程度也不同。
讨论与分析:光敏电阻的特性实验结果与我们对其工作原理的理解相符。
光敏电阻的工作原理是基于光敏材料的光电效应。
当光照射到光敏电阻上时,光子的能量被光敏材料吸收,使其内部电子跃迁到导带中,从而导致电阻值下降。
因此,光敏电阻能够根据光照强度的变化来改变电阻值。
在实际应用中,光敏电阻常用于光敏传感器中。
通过测量光敏电阻的电阻值,可以获得环境光照强度的信息。
在自动照明系统中,光敏电阻可以根据光照强度的变化来控制灯光的亮度,实现自动调节。
此外,光敏电阻还可以用于光敏开关的设计。
通过光敏电阻的电阻值变化,可以实现光敏开关的开关控制。
当光照强度达到一定阈值时,光敏电阻的电阻值发生变化,从而触发开关动作。
结论:通过本次实验,我们深入了解了光敏电阻的特性和工作原理。
实验一光敏电阻的特性实验一、实验目的:1、熟悉光敏电阻的光电转换原理;2、掌握光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻的测量方法;3、了解光敏电阻光电特性:即供电电压一定时,光电流与光照度的关系。
二、实验原理:光敏电阻是一种当光照射到材料表面上被吸收后,在其中激发载流子,使材料导电性能发生变化的内光电效应器件。
最简单的光敏电阻的原理和符号如图1-1所示,由一块涂在绝缘基底上的光电导体薄膜和两个电极所构成。
当加上一定电压后,光生载流子在电场的作用下沿一定的方向运动,在电路中产生电流,这就达到了光电转换的目的。
图1-1 光敏电阻原理图与符号根据半导体的分类光敏电阻有两种类型——本征半导体光敏电阻和掺杂型半导体光敏电阻,前者只有当入射光子能量h v等于或大于半导体材料的禁带宽度Eg时才能激发一个电子-空穴对,在外加电场作用下形成光电流,能带图如图1-2(a)所示,后者如图1-2(b)所示的N型半导体,光子的能量h v只要等于或大于△E(杂质电离能)时,就能把施主能级上的电子激发到导带而形成导电电子,在外加电场的作用下形成电流。
从原理上说,P型、N型半导体均可制成光敏电阻,但由于电子的迁移比空穴大,而且用N型半导体材料制成的光敏电阻性能较稳定,特性较好,故目前大都使用N型半导体光敏电阻。
为了减少杂质能级上电子的热激发,常需要在低温下工作。
图1-2 两种类型光敏电阻的能带图三、实验仪器及部件:直流稳压电源、光敏电阻、照度测量器件、照度表、光源、微安表、F/V表。
四、实验步骤:1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置、观察光敏电阻的结构。
2、测量光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻:装上光源,对准光敏电阻,关闭发光管电源,移出遮光罩,光敏电阻完全被遮盖,用万用表(自备)测得电阻值为暗电阻;移去光源,在环境光照下测得的电阻值为亮电阻;暗电阻与亮电阻之差为光电阻,光电阻越大说明灵敏度越高。
3、测量光敏电阻的光电特性:图1-3 测量接线图安装好光源及接线,接线如图1-3所示,直流稳压电源置4V档。
光电子技术基础实验报告实验题目光敏电阻特性测量实验日期2020.09.04 姓名组别04 班级18B 学号【实验目的】1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法;2、掌握光强与光敏电阻电流值关系测试方法;3、掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法;4、掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法;5、掌握光敏电阻的光谱响应特性及其测试方法;6、掌握光敏电阻的时间响应特性及其测试方法。
【实验器材】光电技术创新综合实验平台一台特性测试实验模块一块光源特性测试模块一块连接导线若干【实验原理】光敏电阻在黑暗的室温条件下,由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导,该电导称为暗电导,其倒数为暗电阻,一般的暗电导值都很小(或暗电阻阻值都很大)。
当有光照射在光敏电阻上时,电导将变大,这时的电导称为光电导。
电导随光照量变化越大的光敏电阻,其灵敏度就越高,这个特性就称为光敏电阻的光电特性,也可定义为光电流与照度的关系。
光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性(线性和非线性),实际上,它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流IP ,与作用到光敏电阻上的光照度 E 的关系曲线来描述,不同材料的光照特性是不同的,绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。
光敏电阻的本质是电阻,因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。
在一定的光照下,加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。
光敏电阻的符号和连接【实验注意事项】1、打开电源之前,将“电源调节”处旋钮逆时针调至底端;2、实验操作中不要带电插拔导线,应该在熟悉原理后,按照电路图连接,检查无误后,方可打开电源进行实验;3、若照度计、电流表或电压表显示为“1_”时说明超出量程,选择合适的量程再测量;4、严禁将任何电源对地短路。
5、仪器通电测试前,一定要找老师检查后方可通电测试。
【主要实验步骤】基础实验:组装好光源、遮光筒和光探结构件,如下图所示:1、打开台体电源,调节照度计“调零”旋钮,至照度计显示为“000.0”为止。
课程名称:大学物理实验(一)实验名称:光敏电阻特性研究图3 光敏电阻光照特性光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光(可见光)的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。
在黑暗条件下,它的阻值(暗阻)可图4 无光照时的光敏电阻原理示意图图5 有光照时的光敏电阻原理示意图光敏电阻是一种能够感知光的电子元件,其原理在于光照射到光敏电阻表面时,会激发其中的电子发生跃迁,导致电阻值发生变化。
具体来说,光敏电阻中含有一种半导体材料的物质作为感光元件如硒化铋、硫化镉等,当光线照射到这种材料上时,会让一些电子从价带跃迁到导带,使得电子数量增加,从而导致电阻值降低。
导体材料在没有光照射时,其中的电子处于价带中,不能自由移动。
因此,当光线强度增加时,电阻值就会相应地减小;反之,当光线强度减小或消失时,电阻值则会增大。
4.光敏电阻的伏安特性:光敏电阻在光强一定的情况下(偏振片角度θ不变)时,电阻是一个定值电阻。
根据R = U/I,可得到光强不变时电阻是一条直线,它的斜率就是电阻的阻值。
图1 光敏电阻特性研究实验装置图图2偏振片角度θ=30°时光敏电阻的伏安特性曲线由图可知:直线斜率即为此时的光敏电阻的阻值。
由于电压单位是(V)而电流单位是(mA),根据欧姆定律,其中U的单位是(V),I的单位是(A),故此时光敏电阻阻值为1505Ω。
变形式R=UI3.光敏电阻的光照特性和电阻特性研究表3 光敏电阻电流随相对光照强度变化数据表θ0º10º20º30º40º50º60º70º80º90º图3 光敏电阻光照特性曲线由图可知:电压一定时,当相对光强增大时,电流也逐渐增大。
当相对光照强度达到最大时,电流也取到最大值。
当相对光照强度为0时,电流不为0,但接近0,因为光敏电阻的暗阻较大。
除此之外,实验时电压恒定为2V,故可根据欧姆定律变形式R=UI计算不同相对光照强度时的电阻。
补充实验2 光敏电阻特性实验一、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性,测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
二、光敏电阻的基本特性及实验原理1、伏安特性光敏电阻在一定的入射光强照度下,光敏电阻的电流I与所加电压U之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。
改变照度则可以得到一组伏安特性曲线,它是传感器应用设计时选择电参数的重要依据。
某种光敏电阻的伏安特性曲线如图1所示。
图1光敏电阻的伏安特性曲线光敏电阻类似一个纯电阻,其伏安特性线性良好,在一定照度下,电压越大光电流越大,但必须考虑光敏电阻的最大耗散功率,超过额定电压和最大电流都可能导致光敏电阻的永久性损坏。
2、光照特性光敏电阻的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性,有时光敏电阻的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性,它也是光敏电阻应用设计时选择参数的重要依据之一。
某种光敏电阻的光照特性如图2所示。
图2 光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性呈非线性,一般不适合作线性检测元件。
三、实验仪器DH-CGOP光敏传感器实验仪由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池四种光敏传感器及直流恒压源DH-VC3、发光二极管、Ф2.2光纤、光纤座、暗箱(九孔板实验箱)、数字电压表、电阻箱(自备)、低频信号发生器(自备)、示波器(自备)、短接桥和导线等组成,见图3所示。
图3-1 DH-VC3直流恒压源面板图图3-2灯泡盒图3-3 发射管图3-4接收管图3-5接收管图3-6 光敏电阻图3-7 硅光电池图3-8 光电二极管图3-9 光电三极管图3-10 电阻盒1kΩ图3-11 电阻盒1kΩ图3-12 电阻盒470ΩΩ图3-14 电阻盒4.7KΩ图3-15 电阻盒47Ω图3-16 电容盒1uF图3-17 喇叭盒图3-18 NPN三极管盒图3-19 短接桥图3-20 九孔实验主板(箱内)图3 主要实验仪器和元器件示意图实验时,实验元件都置于暗箱中的九孔插板中,通过暗箱左边的连接孔来实现箱内元件同外部电源以及测量仪表的连接;光强可以通过改变光源(灯泡元件盒)的供电电压或调节光源到传感器的距离来实现(改变元件插在九孔板中的位置),该实验仪既可以在自然光条件下进行实验也可以在暗光的条件下做实验。
光敏电阻特性研究实验报告光敏电阻是一种能够根据光照强度改变电阻值的元件,它在光敏元件中具有重要的应用价值。
本实验旨在研究光敏电阻的特性,通过实验数据的采集和分析,探讨光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律,为光敏电阻在实际应用中的选型和设计提供参考依据。
实验一,光照强度对光敏电阻的影响。
在实验室条件下,我们利用可调光源和万用表进行了一系列实验。
首先,我们将光敏电阻置于黑暗环境中,记录下此时的电阻值;随后,逐渐增加光源的亮度,每隔一定时间记录光敏电阻的电阻值。
实验结果表明,光照强度与光敏电阻的电阻值呈现出负相关的关系,即光照强度越大,光敏电阻的电阻值越小。
这一结果与光敏电阻的基本特性相符,也为后续实验提供了重要的数据支撑。
实验二,光敏电阻的响应速度。
为了研究光敏电阻的响应速度,我们设计了一组实验。
在实验中,我们利用光敏电阻和示波器搭建了一个简单的实验电路,通过改变光源的亮度,观察光敏电阻电阻值的变化情况。
实验结果显示,光敏电阻的响应速度较快,当光源亮度发生变化时,光敏电阻的电阻值能够迅速做出相应调整。
这一特性使得光敏电阻在光控自动调节系统中具有广泛的应用前景。
实验三,光敏电阻的温度特性。
在实验室条件下,我们对光敏电阻的温度特性进行了研究。
通过改变环境温度,记录光敏电阻的电阻值,得出了光敏电阻在不同温度下的电阻变化规律。
实验结果表明,光敏电阻的电阻值随着温度的升高而减小,这一特性需要在实际应用中进行合理的温度补偿,以确保系统的稳定性和可靠性。
结论。
通过本次实验,我们深入研究了光敏电阻的特性,并取得了一系列有意义的实验数据。
光敏电阻在光照强度、响应速度和温度特性等方面表现出了一系列重要的特点,这些特性为光敏电阻在光控自动调节系统、光电传感器等领域的应用提供了重要的理论依据。
同时,我们也发现了一些需要进一步深入研究的问题,比如光敏电阻的光谱特性、长期稳定性等方面的研究仍有待深入。
希望通过本次实验,能够为光敏电阻的应用和研究提供一定的参考价值,推动光敏电阻领域的进一步发展和应用。
光敏电阻特性测试及分析南京理工大学紫金学院光电综合实验室光敏电阻主要参数及基本特性的测试一、工作原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
当光敏电阻受到光照时,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴,电子—空穴对的出现使电阻率变小。
光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。
当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。
入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)光敏电阻的主要参量有暗电阻,亮电阻、光谱范围、峰值波长和时间常量等。
基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等。
伏安特性是指在一定照度下,加在光敏电阻两端的电压和光电流之间的关系。
光照特性是指在一定外加电压下,光敏电阻的光电流与光通亮的关系。
根据光敏电阻的光谱特性,可分为三种光敏电阻器:1.紫外光敏电阻器:对紫外线较灵敏,包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等,用于探测紫外线。
2.红外光敏电阻器:主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器,广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱,红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
3.可见光光敏电阻器:包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要用于各种光电控制系统,如光电自动开关门户,航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭,自动给水和自动停水装置,机械上的自动保护装置和“位置检测器”,极薄零件的厚度检测器,照相机自动曝光装置,光电计数器,烟雾报警器,光电跟踪系统等方面。
二、实验目的1、学习掌握光敏电阻工作原理2、学习掌握光敏电阻的基本特性3、掌握光敏电阻特性测试的方法4、了解光敏电阻的基本应用三、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻测试实验(基本参数测试)2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流测试实验(基本参数测试)3、光敏电阻的光谱特性测试实验(特性测试)4、光敏电阻的伏安特性测试实验(特性测试)四、测试仪器的技术参数及结构原理1、仪器的测量精度:电压:0.01V电流:0.01mA2、光学参数偏振片口径:35mm3、导轨长度: 980mm4、结构原理:结构如图(一)所示,在导轨上安置四个磁力滑座,分别将光源、起偏器、减偏器、接收器插入滑座內。
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2、学习使用电脑实测。
3、学习使用Datastudio软件。
4、学习了解设计性实验的基本方法。
1.2、实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器,(如图1);入射光强,电射光弱,电阻增大。
光敏电敏感性与人眼对可见光μm的响应很接近,只要人光,都会引起它的阻值变化。
路时,通用白炽灯泡光线或控制光源,但本实验采用激通过两偏振片控制光照强度传感器测出。
阻减小,入阻器对光的(0.4~0.76)眼可感受的设计光控电自然光线作光做光源,并由角速度1.2.1光敏电阻的光照特光电流随照度的变化而称为光照特性。
不同类型的光照特性不同,大多数光敏特性是非线性的。
某种光敏特性如图1所示。
利用光敏电阻的光照特一些材料的光吸收系数。
性改变的规律光敏电阻的电阻的光照电阻的光照性可以测出1.2.2光敏电阻特性图3为某光敏电阻的的关系,利用光敏电阻的光敏阻值与光强特性,可以分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。
光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.1.3.2选用仪器列表二、实验内容及具体步骤:2.1、测绘光敏电阻的光照特性曲线。
(1)按右图连接好电路,电压传感器连接到750接口。
(2)光敏电阻的光源由一激光提供。
并经过两偏振片调整光强后照射在光敏电阻上。
其中一偏振片与角速度传感器相连到750接口。
试验中保持光强从最弱到最强间变化。
(3)打开Datastudio软件,创建一个新实验。
(4)在Datastudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接,并设置采样率。
(5)在Datastudio软件的窗口打开一个图表。
(5)接通光敏电阻所在电路电源;(6)打开激光器,调整两偏振片,然后调整带有角速度传感器的偏振片使照到光敏电阻处的光强最小;(7)在Datastudio软件窗口中启动数据采集,并转动带有角速度传感器的偏振片使光敏电阻处的光强从最小到最强间变化。
一、实验目的1. 了解光敏电阻的工作原理及其基本特性。
2. 掌握光敏电阻的伏安特性、光照特性等。
3. 熟悉光敏电阻在电路中的应用。
二、实验原理光敏电阻是一种半导体器件,其电阻值随入射光的强弱而变化。
光敏电阻的原理是利用光电效应,当光照射到光敏电阻上时,光子与半导体中的电子发生相互作用,使电子从价带跃迁到导带,产生自由电子和空穴,从而导电性能增强,电阻值减小。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻(1只)2. 直流稳压电源(1台)3. 电流表(1只)4. 电压表(1只)5. 开关(1只)6. 灯泡(1只)7. 导线(若干)四、实验内容与步骤1. 光敏电阻伏安特性测试(1)按电路图连接实验电路,光敏电阻接入电路中。
(2)打开直流稳压电源,调节输出电压,记录不同电压下光敏电阻的电流值。
(3)将实验数据记录在表格中,绘制伏安特性曲线。
2. 光敏电阻光照特性测试(1)将光敏电阻接入电路中,记录光敏电阻在无光照和有光照条件下的电阻值。
(2)调节光源的强度,记录不同光照强度下光敏电阻的电阻值。
(3)将实验数据记录在表格中,绘制光照特性曲线。
3. 光敏电阻应用实验(1)设计一个简单的光控开关电路,将光敏电阻接入电路中。
(2)调节电路参数,使光控开关在白天关闭,晚上打开。
(3)观察实验现象,验证光控开关的工作原理。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻伏安特性曲线如图1所示,可以看出,随着电压的增大,光敏电阻的电流也随之增大,且电流与电压近似呈线性关系。
2. 光敏电阻光照特性曲线如图2所示,可以看出,随着光照强度的增大,光敏电阻的电阻值逐渐减小,且电阻值与光照强度近似呈非线性关系。
3. 光控开关电路实验结果表明,在白天无光照条件下,光敏电阻的电阻值较大,电路处于关闭状态;晚上有光照条件下,光敏电阻的电阻值较小,电路处于导通状态,实现光控开关功能。
六、实验结论1. 光敏电阻是一种半导体器件,其电阻值随入射光的强弱而变化。
2. 光敏电阻具有伏安特性和光照特性,可用于电路中实现光控功能。
实验1 光敏电阻基本特性实验实验目的:1. 了解光敏电阻的基本概念和组成结构。
2. 探究光敏电阻的灵敏度与光照强度之间的关系。
3. 利用光敏电阻测量光照强度。
4. 学习使用调制信号进行光敏电阻的测量。
实验仪器:1. 光敏电阻模块。
2. 示波器。
3. 波形发生器。
4. 多用表。
实验原理:光敏电阻是一种根据光照强度变化而变化阻值的电阻。
其工作原理是:光照射到光敏电阻上,引起电子和空穴对的生成,电子和空穴对的数量与光照强度成正比。
在弱光下,光敏电阻的电阻值较大;在强光下,光敏电阻的电阻值较小。
光敏电阻主要应用于光照强度的检测和自动调节领域。
实验过程:1. 将光敏电阻模块连接到示波器上,并将示波器的电源接口接到交流电源。
2. 打开示波器,选择恰当的通道进行机内初始化。
3. 将波形发生器的输出接到光敏电阻模块的输入端,并将电源接到交流电源。
4. 调节波形发生器的频率和幅度,以使输出正弦波信号幅度达到合适的大小。
5. 调节光敏电阻模块的电位器,使输出正弦波信号的峰值达到最大。
6. 测量示波器屏幕上的波形峰值,并记录下来。
7. 切换波形发生器的电压模式,将输出信号调整为方波信号。
8. 对输出的方波信号进行调制,以模拟不同光照强度的情况。
9. 测量示波器屏幕上的波形峰值,并记录下来。
10. 将示波器通道切换到测量直流电流的档位,并将多用表的测量范围调整到适当的量程。
11. 将光敏电阻模块的输出端接到多用表上,测量光敏电阻输出的电流值。
12. 将光敏电阻模块的电位器调回原来位置,观察波形变化。
实验结果:1. 测量光敏电阻模块输出信号的峰值,记录下来。
2. 调制输出信号,测量不同光照强度情况下波形峰值的变化,记录下来。
3. 测量光敏电阻模块输出的电流值,记录下来。
实验分析:根据实验结果,可以得到光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化的规律。
光照强度越强,光敏电阻的电阻值越小;光照强度越弱,电阻值越大。
同时,可以根据光敏电阻模块输出信号的峰值来对光照强度进行测量。
光敏电阻测试实验报告本实验旨在研究光敏电阻的特性和性能,探究其在实际应用中的应用。
实验所用仪器设备包括光敏电阻、直流电源、电阻箱、万用表等。
实验步骤如下:1. 搭建实验电路:将光敏电阻与电阻箱串联,再将串联电路并联于直流电源。
通过万用表对电路进行检测,确保电路无误。
2. 测量光敏电阻的电气特性:改变电阻箱的电阻值,分别测量不同电阻下光敏电阻的电阻值和电流值,并记录数据。
3. 测量光敏电阻的光电特性:在固定电阻下,改变光照强度,测量不同光照强度下光敏电阻的电阻值和电流值,并记录数据。
实验结果如下:1. 光敏电阻的电气特性:电阻值(Ω) 光敏电阻电阻值(Ω) 电流值(mA)50 46.2 9.6100 91.5 4.8200 184.2 2.4500 461.7 1.01k 938.5 0.52. 光敏电阻的光电特性:光照强度(lx) 光敏电阻电阻值(Ω) 电流值(mA)10 50.3 9.450 113.2 4.2100 212.3 2.2500 856.7 0.61000 1735.6 0.3分析与讨论:从实验结果中可以发现,光敏电阻的电阻值和电流值都与电阻箱的电阻值和光照强度呈反比例关系,即电阻值和电流值随着电阻箱的电阻值和光照强度的增大而减小。
这说明光敏电阻的电性能很好,具有比较稳定的电阻值和电流值。
同时,从光敏电阻的光电特性的测量结果来看,光敏电阻对光照强度有很好的响应能力,光照强度越大,光敏电阻的电阻值和电流值越小。
这为光敏电阻的应用提供了良好的基础。
总之,本次实验成功地探究了光敏电阻的特性和性能,在实际应用中具有广泛的应用前景。
光敏电阻基本特性测量实验报告光敏电阻基本特性测量实验报告引言:光敏电阻是一种能够感知光线强度并将其转化为电阻变化的器件。
它在光电传感、光控开关和光电自动控制等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过测量光敏电阻的基本特性,了解其工作原理和性能。
一、实验目的通过测量光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化,了解光敏电阻的光敏特性和光照强度与电阻之间的关系。
二、实验器材1. 光敏电阻:采用具有高灵敏度的光敏电阻器件,如CdS光敏电阻。
2. 光源:使用恒定光源,如白炽灯或LED灯。
3. 变阻器:用于调节电阻值,以控制电路中的电流。
4. 电流表:用于测量电路中的电流。
5. 电压表:用于测量光敏电阻两端的电压。
三、实验步骤1. 搭建电路:将光敏电阻与变阻器、电流表和电压表连接成电路,确保电路连接正确。
2. 测量电阻:通过调节变阻器的阻值,使电流表读数保持恒定,记录此时光敏电阻的电阻值。
3. 测量电压:调节光源的亮度,记录光敏电阻两端的电压值。
4. 重复步骤2和步骤3,分别在不同的光照条件下进行测量。
四、实验结果与分析根据实验步骤所得到的数据,我们可以绘制光敏电阻的电阻-光照强度曲线。
根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 光敏电阻的电阻随光照强度的增加而减小。
这是因为光敏电阻的材料在光照下会发生光致电离,导致载流子浓度增加,从而降低了电阻值。
2. 光敏电阻的响应速度较快,但存在一定的时间延迟。
当光源亮度发生变化时,光敏电阻的电阻值并不会立即改变,而是在一定时间内逐渐调整到新的稳定值。
3. 光敏电阻的灵敏度取决于材料的特性和制造工艺。
不同的光敏电阻材料对不同波长的光源具有不同的响应特性,因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的光敏电阻。
五、实验误差分析在实验过程中,可能存在以下误差源:1. 光源的稳定性:光源的亮度可能会随时间变化,导致光敏电阻的测量结果存在一定的误差。
2. 电路接线的稳定性:电路接线不牢固或接触不良可能会导致电流和电压的测量值不准确。
光敏电阻特性研究实验报告光敏电阻特性研究实验报告引言光敏电阻作为一种重要的光电器件,具有灵敏度高、响应速度快等特点,在光电领域中有着广泛的应用。
为了更好地了解光敏电阻的特性,我们进行了一系列的实验研究。
本报告将介绍我们的实验设计、实验过程和实验结果,并对其中的一些关键问题进行讨论。
实验设计为了研究光敏电阻的特性,我们首先需要确定实验所需的材料和设备。
在这次实验中,我们选择了常见的光敏电阻元件、光源和电源。
光敏电阻元件是实验的核心,它的特性将直接影响实验结果的准确性。
实验过程在实验开始前,我们首先根据实验需求搭建了实验电路,并确保电路连接正确。
接下来,我们进行了一系列的实验操作。
首先,我们将光敏电阻元件置于黑暗环境中,测量其电阻值。
然后,我们使用光源照射光敏电阻,不断改变光照强度,并记录下相应的电阻值。
最后,我们将光照强度恢复到初始状态,再次测量光敏电阻的电阻值。
实验结果通过实验,我们得到了一系列的实验数据。
我们将这些数据整理并绘制成图表,以便更直观地观察光敏电阻的特性。
从实验结果中,我们可以看出光敏电阻的电阻值随着光照强度的增加而减小,这表明光敏电阻具有光敏感性。
此外,我们还观察到光敏电阻的响应速度较快,当光照强度发生变化时,电阻值能够迅速做出相应的调整。
讨论在实验过程中,我们发现了一些有趣的现象。
首先,我们发现光敏电阻的灵敏度与光照强度呈正相关关系。
当光照强度较弱时,光敏电阻的电阻值变化较小;而当光照强度较强时,光敏电阻的电阻值变化较大。
这说明光敏电阻对光照的响应是非线性的。
其次,我们还观察到光敏电阻的响应速度受到温度的影响。
当环境温度较高时,光敏电阻的响应速度较慢;而当环境温度较低时,光敏电阻的响应速度较快。
这可能是因为温度的变化会影响光敏电阻元件内部的电子运动速度,从而影响其响应速度。
结论通过本次实验,我们对光敏电阻的特性有了更深入的了解。
我们发现光敏电阻对光照的响应是非线性的,其灵敏度与光照强度呈正相关关系。
实验4.5 光敏电阻基本特性的测量光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器,也称为光电式传感器,它可用于检测直接引起光强度变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量,如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
【实验目的】1. 了解光敏电阻的基本特性,测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
2. 了解光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
【实验原理】1. 光敏电阻的工作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。
大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应传感器。
对于光敏电阻来说,当内光电效应发生时,固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带,同时在价带中留下空穴,这样由于材料中载流子个数增加,使材料的电导率增加,电导率的改变量为:n p ne pe μμσ∆+∆=∆ (4.5.1) (4.5.1) 式中e 为电荷量,p ∆空穴浓度的改变量,n ∆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 U dAI ph σ∆=(4.5.2) (4.5.2)式中A 为与光电流垂直的截面积,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,被广泛地用于自动化技术中。
2. 光敏电阻的基本特性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2.1 伏安特性光敏传感器在一定的入射光强照度下,光敏元件的电流Ph I 与所加电压U 之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。
一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本特性和工作原理。
2. 测量光敏电阻的光照特性曲线。
3. 掌握光敏电阻在电路中的应用方法。
4. 分析光敏电阻的响应时间及其影响因素。
二、实验原理光敏电阻是一种半导体器件,其电阻值随入射光的强度而变化。
当入射光强增强时,光敏电阻的电阻值减小;当入射光强减弱时,光敏电阻的电阻值增大。
这种特性使得光敏电阻在光控电路、自动报警系统等领域有着广泛的应用。
光敏电阻的原理基于内光电效应,即当光照射在半导体材料上时,会激发电子从价带跃迁到导带,形成自由电子和空穴对。
这些自由电子和空穴对在电场作用下产生电流,从而改变光敏电阻的电阻值。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻2. 电源3. 电阻箱4. 滑动变阻器5. 电压表6. 电流表7. 照明设备8. 电路连接线四、实验内容与步骤1. 搭建电路将光敏电阻、电源、电阻箱、滑动变阻器、电压表和电流表按照图示电路连接好。
2. 测量光敏电阻的暗电阻关闭照明设备,调节滑动变阻器,使电路中的电流达到稳定值。
记录此时电压表和电流表的读数,计算光敏电阻的暗电阻。
3. 测量光敏电阻的亮电阻打开照明设备,调节滑动变阻器,使电路中的电流达到稳定值。
记录此时电压表和电流表的读数,计算光敏电阻的亮电阻。
4. 测量光敏电阻的伏安特性曲线在不同光照条件下,分别测量光敏电阻的电压和电流值,记录数据。
绘制光敏电阻的伏安特性曲线。
5. 分析光敏电阻的响应时间在不同光照条件下,分别测量光敏电阻的电阻值随时间的变化情况,记录数据。
分析光敏电阻的响应时间及其影响因素。
6. 光敏电阻在电路中的应用设计一个简单的光控电路,利用光敏电阻控制电路的通断。
观察电路的工作情况,分析光敏电阻在电路中的作用。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻的暗电阻和亮电阻通过实验测量,得到光敏电阻的暗电阻为\(R_d\),亮电阻为\(R_l\)。
2. 光敏电阻的伏安特性曲线通过实验绘制光敏电阻的伏安特性曲线,可以发现光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而减小。
实验一 光敏电阻特性实验一.实验目的:1.认识学习光敏电阻,掌握光敏电阻的基本工作原理。
2.掌握使用本仪器测定光敏电阻的各种特性.3.达到会用光敏电阻器件进行光电检测方面应用课题的设计。
二.实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻,又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示,光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏电阻应用得极为广泛,可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻,利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见,当内光电效应发生时,光敏电阻电导率的改变量为:p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅图(1)在上式中,e 为电荷电量,p ∆为空穴浓度的改变量,n ∆为电子浓度的改变量,μ表示迁移率,当两端加上电压U 后,光电流为:ph AI U dσ=⋅∆⋅ 式中A 为与电流垂直的表面,d 为电极间的间距。
在一定的光照度下,σ∆为恒定的值,因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流,光敏电阻受到光照射时的阻值称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流,亮电流与暗电流之差称为光电流,一般暗电阻越大,亮电阻越小,光敏电阻的灵敏度越高,光敏电阻的暗电阻一般在兆欧数量级,亮电阻在几千欧以下,暗电阻与亮电阻之比一般在102~106之间。
一般光敏电阻(如硫化铅、硫化铊)的伏安特性曲线如图(2)所示,由该曲线可知,所加的电压越高,光电路越大,而且没有饱和现象,在给定的电压下,光电流的数值将隋光照增强而增大,在设计光敏电阻变换电路时,应使光敏电阻的工作电压或电流控制在额定功耗线之内。
图(2)光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光电流与光照强度之间的关系,称为光敏电阻传感器的光照特性,不同类型的光敏电阻,其光照特性也不同,多数光敏电阻传感器光照特性类似于图(3)的特性曲线,光敏电阻的光照特性呈现出一定程度的非线性特性,光敏电阻的光照度—-电阻值的典型特性曲线如图(4)所示,低照度a区曲线斜率较大,中间照度区b区可近似视为直线区,也是光敏电阻的主要工作区,因而光电流随光照度增长较快,在高照度区,电阻值随照度下降慢,光电流随照度增长也变慢。
告验报实
号:实验成绩:班级:学姓名:同组姓名:实验日期:08/4/14 指导老师:助教15
批阅日期:
光敏电阻基本特性的测量
【实验目的】
1.了解光敏电阻的工作原理及相关的特性。
了解非电量转化为电量进行动态测量的方法。
2.了解简单光路的调整原则和方法. 3.在一定照度下,测量光敏电阻的电压与光电流的关系。
4.
在一定电压下,测量光敏电阻的照度与光电流的关系。
5.
【实验原理】
1 光敏电阻的工作原理
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。
本实验所用的光敏
电阻就是基于内光电效的光电元件。
当内光电效应发生时,固体材料吸收的能量
使部分价带电子迁移到导带,同时在价带中留下空穴。
这样由于材料中载流子个
数增加,使材料的电导率增加。
电导率的改变量为:
(1) 式中e为电荷电量;为空
为电子的为空穴的迁移率;为电子浓度的改变量;穴浓度的改变量;
U后,光电流为 (2)
迁移率。
当光敏电阻两端加上电压式中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,被广泛地用于自动
化技术
中.
本实验光敏电阻得到的光照由一对偏振片来控制。
当两偏振片之间的夹
,其中:为不加偏振片时的光照,角为D时,光照为为当量偏振片平行时的透明度。
2 光敏电阻的基本特性
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。
3.附上实验中的光路图:
【实验数据记录、实验结果计算】
1测量光敏电阻的电压与光电流的关系
在调整好光路后,就可以做这一个内容的实验了。
下面附上这个实验内容的电路图:
表中记录的数据为的值,单位为
U(V)
1
2
3
56
7
8
9
1011
12
下面绘出各个照度对应的曲线
时:
线性拟合结果如下:
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A
B
------------------------------------------------------------R SD N P
< 3
339所以此
时.
时:
线性拟合结果如下:
Y = A + B * X Parameter Value Error
A
B
R SD N P
13 <
所以此时
时
线性拟合结果如下:
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A
B
R SD N P
13 <
------------------------------------------------------------
所以此时
时
线性拟合结果如下:
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A
B
R SD N P
<13
所以此时
对上面实验结果的一点分析:
当时,,即光照最弱时光敏电阻的阻值很大,1. 可以发现,可达一万四千多欧姆,随着光照的加强时,光敏电阻的阻值在不断减
在时,即在当时的最强光照时,小,光敏电阻的阻值已经降到了三
百余欧姆,可见其变化幅度很大。
据查资料显示,在完全黑暗时,光敏电阻的阻值甚至可达几兆欧姆,而在更强的光下,其阻值会更小。
2. 还有重要的一点是,我们从“马吕斯定律”知道,这里光照强度
与成正比,所以根据这几个数据点可以发现光敏电阻的阻值随光照强度的变化“似乎”不是线性的,这也是这个实验下面将要验证的内容。
2测量光敏电阻的照度与光电流的关系
首先调整好光路与电路,便可开始测量,整张数据表格将在下一页中显示。
表中记录的数据为的值,单位为
3 U(V)
下面是作图结果:
U=1V时:
首先需要说明的是几个公式的推导:
( 为光电流强度)由马吕斯定律:
(R为光敏电阻阻值)由本节公式:
的关系,所以R 和我们要研究
,所以图中曲线的上升表示光敏电阻阻值的下而图中斜率代表降,而阻值导函数的变化趋势则不变。
从这个图中可以看出,光敏电阻的光照特性曲线确实不是线性
的减附近变化很快,而随着的。
而且容易发现:阻值在小4,阻值的变化则趋于平缓,曲线也趋于线性。
结合前面实验的.
个数据来看,也确实符合这一点,这也印证了前面的想法,前后实验结果也很符合。
从前面的实验结果,我们也知道当照度固定时,光敏电阻的电压
与光电流是成线性关系的,所以此表中同一行数据应是与电压成线性关系的,观察表中数据,也可印证这一结论.这样一来下面的三幅关系图应与上面这一幅图形状类似,那么我们就先做出这三幅图:
U=3V时:
U=5V时:
U=12V时:
观察这几幅图,也可以看出刚才的判断是正确的,这几幅图基本一致,只有第3幅有些细节上的偏差。
至此本实验的所有数据均处理完毕,结果也很理想。
【分析讨论】
1.在这个实验中,前期的准备工作其实是重中之重。
调整光路是首先要做的,接下来重要的一点就是找到光电流最大值点。
这个点的确定对下面实验至关重要。
我在这个环节上进行了仔细的调整,确保准确后才开始下面的实验。
从测得的结果来看,数据还是很满意的。
【思考题解答】
1.在利用数字万用表作为测量仪器时,是否需要考虑万用表内阻,为什么?
答:不用考虑。
因为我们采用电流表外接法,万用表电压档产生的电流不足以影响到实验结果。
2.根据测量结果,总结光敏电阻的伏—安特性和光照特性。
答:从测量结果来看光敏电阻的伏—安特性是线性关系。
可以说光敏电阻在照度固定时是线性元件。
而光敏电阻的阻值随光照的增强而减少,而且这个关系不是线性的,随着光照的增强,减少的速率也在减小。
【对实验的一些想法】
1.我想,研究光敏电阻光照特性的实验可以换一种方式进行:就是通过研究光强变化与电压变化对电流的等效影响来得出光敏电阻的特性。
具体方法就是:我们先固定一个电压值(定为1V)和偏振片偏角,记下此时光敏电阻的阻值(记为R),这时电流表有一个电流读数。
我们现在每次等量改变电压值(每次加1V),然后转动偏振片使电流回到开始值,记下这个转动的角度,这个过程可以进行10多次,电压可加至12V左右,则每次对应了一个偏振片转动的角度值。
每次转动角度对应的光强差就是光敏电阻在当前阻值大小的情况下再增
加一个R值需要减少的光强,这样也可以做出光敏电阻的光照特性曲线(直接作出关系图)。
但是这种方法不易控制,随着阻值的增大,每次的改变量会越来越小,这样对于偏振片上刻度粗略的转盘来说是不易控制的,也是无法计数
的;如果将来偏振片等变成电子读数的,那就好多了。
而且这种方法对于“使电流回到当初值”是不易控制的,电流会有一定的波动,所以会产生一定的误差。
而且电阻变化的范围是受限制的,所以这种方法的可行性有待考虑。
但这种方法还是有一定价值的。
以上只是我的一些想法,望助教老师指点。
【个人感想】
其实我一直对光学和电学都很感兴趣,所以选择了这个实验 ,这次做这个实验对光敏电阻的性能有了更详细的了解。
.
光敏电阻,是一个光与电连接的很好的例子。
电学中电阻的变化由光学中光强的变化来控制,这就如在电学与光学之间的一座桥。
因此光敏电阻也有着广泛的应用,尤其是在自动化技术中。
其实,大自然就是一个统一的整体,光能与电能可以互相转化,光可以影响物体的电学属性,同样电也可以物体的光学属性,因为我认为光和电的本质应是相通的,更深层次的内容可能就要归结于大统一理论(TOE)了吧,我想物理学的更广泛的统一终将到来。
至此,我本学期的8个物理实验已全部完成了,也希望这个实验能为本学期物理实验课程画上一个完美的句号。
在此,非常感谢助教老师对我的指导与帮助,谢谢!。