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实验十一、十二【实验目的】见讲义【实验仪器】见讲义【实验原理】1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。
即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
（1）光电导效应若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应 在无光照时，半导体PN 结内部自建电场。
当光照射在PN 结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场E 的作用，电子漂移到N 区，空穴漂移到P 区。
结果使N 区带负电荷，P 区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。
2、实验原理（1）光敏电阻利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
目前，光敏电阻应用的极为广泛，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我们日常生活中随处可见。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究光电二极管和光敏电阻是光电转换器件中常见的两种，可以将光信号转换为电信号，并且在不同的光照条件下表现出不同的特性。
本篇文章将深入研究这两种器件的特性。
光电二极管是一种将光能转化为电能的电子元件，其工作原理基于内照射效应，也就是当光线照射到PN结的一个极化面上时，光激发了电子从价带跃迁到导带，从而产生了电流。
光电二极管具有高灵敏度、快速响应、线性传输、宽动态范围等特点，广泛应用于光通信、测量和光功率控制等领域。
光电二极管的主要特性包括光电流、响应时间和谱响应特性。
其中，光电流是指当光照射到光电二极管上时，从结的外部产生的电流。
光电流与光强之间呈线性关系，即光强越大，光电流越大。
响应时间是指光电二极管从光刺激到输出电流达到稳定的时间，这个时间一般较短，可以达到纳秒甚至亚纳秒级别。
谱响应特性是指光电二极管对不同波长光的响应情况，它可以由光电二极管的材料特性和结构参数决定。
与光电二极管相比，光敏电阻是一种将光信号转化为电阻信号的器件。
光敏电阻的工作原理是光照射到其表面时，导致其电阻发生变化，光照强度越大，电阻值越小。
光敏电阻具有简单、成本低、响应时间短等优点，在光控制、光测量等领域有广泛应用。
光敏电阻的主要特性包括光敏电阻特性曲线、光敏电阻的光照饱和特性、响应时间和稳定性。
光敏电阻特性曲线是指光敏电阻的电阻值与入射光照强度之间的关系，一般为非线性特性。
光敏电阻的光照饱和特性是指当光照强度足够大时，光敏电阻的电阻值不再发生变化，达到饱和状态。
响应时间是指光敏电阻由无光状态切换到有光状态，并且电阻值达到稳定的时间，一般较短。
稳定性是指光敏电阻的电阻值在长时间使用过程中是否稳定，不发生明显的漂移。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择光电二极管或光敏电阻。
如果需要高灵敏度、快速响应和线性传输特性时，可以选择光电二极管；如果对成本、响应时间和简单性要求较高时，可以选择光敏电阻。
无论选择哪种器件，都需要根据具体的应用需求来设计和搭配其他电路元件。
光敏传感器的光电特性研究(FB815型光敏传感器光电特性实验仪)凡是将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光照明度变化引起的非电量，如光强、光照度等；也可间接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。
光敏传感器的物理基础是光电效应，通常分为外光电效应和内光电效应两大类，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射现象，则称为外光电效应或光电子发射效应。
基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
另一种现象是电子并不逸出材料表面的，则称为是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应都是属于内光电效应。
好多半导体材料的很多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
因此也是属于内光电效应范畴，本实验所涉及的光敏电阻、光敏二极管等均是内光电效应传感器。
通过本设计性实验可以帮助学生了解光敏电阻、光敏二极管的光电传感特性及在某些领域中的应用。
【实验原理】1．光电效应：（1）光电导效应：当光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应：在无光照时，半导体PN结内部有自建电场。
当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
光敏电阻特性研究【实验目的】１．了解和掌握光敏电阻的特性２．掌握产生和检验偏振光的原理和方法。
３．进一步学习和掌握调节复杂光路的方法；【实验仪器与装置】1000）、光敏电阻、导轨、检偏器、凸透镜（mmf60=）、光源（光通量lx磁性滑块、稳压电源、万用电表、导线等 【实验原理】一、光电效应与光电器件1.1 光电效应光电效应可以分为以下三种类型： （1）外光电效应 在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。
只有当光子能量大于逸出功时，即时，才有电子发射出来，即有光电效应，当光子的能量等于逸出功时，即时，逸出的电子初速度为0， 此时光子的频率为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。
利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
（2）光电导效应 在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。
由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。
与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。
利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。
（3）光生伏特效应 在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。
各种光电器件都有下述特性：（1）光电流光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
（2）暗电流光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
（3）光照特性当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。
一般可表示为。
（4）光谱特性当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。
光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。
一、光敏电阻的特点
光敏电阻是一种可以通过光线照射来改变电阻值的元器件，具有以下特点：
1. 对光线敏感：光敏电阻对光线敏感，即在光照强度发生变化时，其电阻值也会发生相应的变化。
2. 可调性较差：由于光敏电阻的电阻值变化范围较小，因此其可调性相对较差。
在实际应用中，通常需要与其他电路元件组合使用，才能发挥出更好的效果。
3. 价格便宜：相比于其他光敏元件，如光敏二极管、光敏三极管等，光敏电阻的价格较为便宜，因此在一些成本要求不高的应用中得到广泛应用。
4. 应用范围广：光敏电阻在光控开关、光控电子器、光控电动玩具、照度计和光敏测距仪等领域都有广泛的应用。
5. 可靠性低：由于光敏电阻本身存在一定的温度漂移和光谱响应差异，因此其稳定性和可靠性较低，需要在实际应用中加以注意。
二、光敏管的特点
光敏管是一种利用光电效应来控制电流的元件，具有以下特点：
1. 灵敏度高：光敏管对光线非常敏感，可以检测到非常微弱的光信号，并将其转化为电信号输出。
在低光条件下，其检测能力明显优于其他光敏元件。
2. 可调性好：光敏管的灵敏度可以通过调整其工作电压、阳极电阻等参数进行调节，因此其可调性比光敏电阻要好很多。
3. 阻抗高：光敏管的输入阻抗比其他光敏元件要高得多，可
以达到几十兆欧姆以上，因此可以直接驱动高阻抗负载。
4. 应用范围广：光敏管在光控继电器、光控开关、光控电子器等领域都有广泛的应用。
5. 价格高：相对于光敏电阻等其他光敏元件，光敏管的价格较为昂贵，因此在成本敏感的应用中使用较少。
综上所述，光敏电阻和光敏管都有各自的优点和缺点，应根据具体的应用需求来选择合适的光敏元件。
光敏电阻特性实验报告.doc一、实验目的通过光敏电阻特性实验掌握光敏电阻的基本性质和特性。
二、实验仪器数字万用表、光源、光敏电阻、稳压电源、电阻箱等。
三、实验原理1、光敏电阻的原理及特性：光敏电阻即是光敏电阻器，是一种光感受元件。
光敏电阻是将半导体材料做成的电阻器，当光照射在半导体上时、光子就会激发半导体内产生的载流子，从而填充其价带和导带，形成电子空穴对。
这些电子空穴对导致了电阻值的变化。
光敏电阻的特点：具有灵敏度高、响应速度快、能量浅等优点。
具有宽波长响应范围，以及随着光照强度的提高，光敏电阻阻值会减小，这种特性称为“阻值下降”。
2、该实验中使用的光敏电阻为CdS电阻，其特点是响应范围为400-800nm波长，特别是在寒冷气候中，其响应速度和稳定性均表现出惊人的性能和耐用性。
四、实验步骤1、连接电路：将CdS光敏电阻两端连接在电阻箱上的白色断路口的3号和5号针脚处；在电路与电源之间串联一块2.5KΩ稳压电源，并将其与外部电源连接。
2、测量电路状态：测量电源电压为9.0V，万用表选择电阻档位并相应选择电流档位，测量此时光敏电阻的阻值。
3、测量光敏电阻特性：用光源照射光敏电阻，测量此时的电压和电阻。
4、更换稳压电源，重复以上步骤。
五、实验数据记录以下实验数据基于步骤3和4中所获得的测量数据。
SerialNo. | E (V) | I (mA) | R (Ω) | U1 (V) | U2 (V) | R (Ω)1 | 9.0 | 5.5 | 1636 | 2.447 | 2.743 | 902 | 12.0 | 7.3 | 1644 | 4.320 | 4.796 | 1043 | 6.0 | 3.68 | 1630 | 1.112 | 1.284 | 32六、实验结果分析1、电源电压试验：可以看出电源电压的增加可使光敏电阻的电阻值增大，说明此时光敏电阻在该电流下的响应能力基本一直。
2、光源亮度测试：可以看出在光源发光强度越大、光照时间越长时，光敏电阻的电阻值会逐渐减小，说明在光的作用下，光敏电阻的电阻值会随光照强度的提高而下降，这种变化程度也越大。
INTELLIGENCE 科 技 天 地68光敏电阻的特性研究及应用河北定兴技术监督局 张 斌 李文启 易小月摘 要：光敏电阻是一种重要的光电转换元件，随着电子信息技术的飞速发展和对电子元器件性能要求的不断增强，我国光敏电阻的生产技术也迎头赶上世界潮流，光敏电阻生产自动化大大提高了生产效率和产品的质量。
本文介绍了光敏电阻的工作原理，工作结构，主要参数及基本特征。
通过对用光电转换测量仪所测出的光敏电阻特性的一些数据、图像的研究,验证了光敏电阻的光照特性、伏安特性和光谱特性。
并介绍了用光敏电阻器件所组成的在实际生活中的应用，如：路灯自动点熄电路、照相机自动爆光电路、自动照明灯、自动控制车前大灯等。
光敏电阻有灵敏度高、工作电流大（达数毫安）、光谱响应范围与所测光强范围宽、无极性使用方便的优点。
关键词：光敏电阻 伏安特性 光照特性1、概述我国是世界上光敏电阻的生产大国，光敏电阻的生产地集中在南阳和沿海地带，随着电子信息技术的飞速发展和对电子元器件性能要求的不断增强，我国光敏电阻的生产技术也必须迎头赶上世界潮流，光敏电阻的生产过程有很多工序，要求非常苛刻，比如对原材料的要求，除对原材料本身质量要求很高外，使用前的处理也极其讲究，现在光敏电阻生产的许多工序都已实现了自动化了。
生产过程的自动化大大提高了生产效率和产品的质量。
因此，对光敏电阻特性的研究具有重要的意义。
光敏电阻是利用物体的导电率会随着外加光照的影响而改变的性质而制作的一种特殊电阻。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。
它的电流随电压呈线性变化。
光敏电阻在无光照的时候，其暗电阻的阻值一般很大，在有光照的时候，其亮阻的阻值变得很小，两者的差距较大。
半导体光敏电阻的主要特点是灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且工艺简单，价格便宜等，正是由于这些优点，使光敏电阻被广泛应用于照相机日光控制、光电自动控制、光电藕合、光电自动检测、电子光控玩具、自动灯开关及各类可见光波段光电控制测量场合。
光敏二极管与光敏电阻1. 简介光敏二极管和光敏电阻是两种常见的光敏元件，它们能够根据光的强度变化产生电信号。
在很多应用领域中，如照相机、光电测量、自动控制等，光敏二极管和光敏电阻都扮演着重要的角色。
2. 光敏二极管2.1 原理光敏二极管是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一个p-n结构构成，当有光照射到p-n结上时，会产生内建电场的改变，从而改变了器件的导电性能。
2.2 结构典型的光敏二极管结构包括PN结、窗口和引线。
PN结是由两种材料（通常是硅或锗）组成的。
窗口通常由透明材料覆盖在PN结上，以增加对入射光的接收能力。
2.3 特性•具有高响应速度：由于其内建电场能够迅速响应入射光信号，所以具有较高的响应速度。
•具有宽波长范围：光敏二极管对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的噪声：由于其结构特性，光敏二极管具有较低的噪声水平，能够提供较为清晰的信号输出。
2.4 应用•光通信：光敏二极管可以将光信号转换为电信号，用于接收和解码光通信中的信息。
•光测量：通过测量光敏二极管输出电流的变化，可以实现对光强度、亮度等参数的测量。
•光控制：将光敏二极管与其他电路结合使用，可以实现对灯光、显示屏等设备的自动控制。
3. 光敏电阻3.1 原理光敏电阻是一种基于内燃效应的半导体器件。
它由一种特殊材料制成，在暗处时电阻值较高，在受到强烈光照射时电阻值会显著降低。
3.2 结构光敏电阻通常由导电材料和光敏材料组成。
导电材料用于提供电流传输路径，光敏材料则负责对光信号进行响应。
3.3 特性•具有较高的灵敏度：光敏电阻对于弱光的响应能力较强，能够检测到微弱的光信号。
•具有宽波长范围：光敏电阻对于不同波长的光都能够产生响应，其波长范围可以从可见光到红外光。
•具有较低的成本：由于制造工艺相对简单，所以光敏电阻具有较低的成本。
3.4 应用•入侵报警：将光敏电阻与安防系统结合使用，可以实现对入侵行为的监测和报警。
一、实验目的1. 了解光敏元件的基本工作原理和特性。
2. 掌握光敏元件在不同光照条件下的电阻变化规律。
3. 学习光敏元件在电路中的应用。
二、实验原理光敏元件是一种将光信号转换为电信号的半导体器件。
它利用光电效应，使半导体材料在光照条件下电阻值发生变化。
光敏元件的电阻值与入射光的强度呈反比关系，即光照强度越强，电阻值越小；光照强度越弱，电阻值越大。
三、实验仪器与材料1. 光敏元件：光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等。
2. 电源：直流电源，电压范围0-15V。
3. 电阻：固定电阻、可变电阻等。
4. 电位器：电位器，用于调节电路中的电压。
5. 电流表：用于测量电路中的电流。
6. 电压表：用于测量电路中的电压。
7. 光源：可调光源，用于模拟不同光照条件。
8. 连接线：用于连接实验电路。
四、实验步骤1. 光敏电阻特性测试（1）将光敏电阻与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。
（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。
（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电阻值。
2. 光敏二极管特性测试（1）将光敏二极管与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。
（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。
（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电流值。
3. 光敏晶体管特性测试（1）将光敏晶体管与固定电阻、电位器、电源、电流表、电压表连接成电路。
（2）调节电位器，使电路中的电压稳定在5V。
（3）打开光源，调节光源的强度，观察电流表、电压表的读数变化，记录不同光照条件下的电流值。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻特性实验结果显示，光敏电阻的电阻值随着光照强度的增加而减小，随着光照强度的减小而增大。
这说明光敏电阻具有良好的光敏特性。
2. 光敏二极管特性实验结果显示，光敏二极管的电流值随着光照强度的增加而增大，随着光照强度的减小而减小。
光敏电阻的光敏特性研究实验报告光敏电阻光敏特性的研究一、实验设计方案1.1、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的光照特性曲线。
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。
图1 光敏结构图阻减小，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。
图2 某光敏电阻的光照特性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图3 某光敏电阻的的阻值与光强关系阻值与光强特性，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选用仪器列表仪器名称型号主要参数用途750接口 CI7650 阻抗最大的有效输入电压范围±10 V 数据采集处理计算机和DataStudio 电压传感器光敏电阻取样电阻激光器、偏振片 CI6874 CI6503 ——电压范围：±10 VAC/DC ——1000Ω。
数据采集平台、数据处理数据采集——作取样电阻提供光源 CdS ——转动传感器、电源导线等二、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。
实验二光敏二极管特性实验一:实验原理:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。
无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。
光敏二极管结构见图(6)。
二:实验所需部件:光敏二极管、稳压电源、负载电阻、遮光罩、光源、电压表(自备4 1/2位万用表).、微安表三:实验步骤:按图(7)接线,注意光敏二极管是工作在反向工作电压的。
由于硅光敏二极管的反向工作电流非常小，所以应提高工作电压，可用稳压电源上的+10V。
1、暗电流测试用遮光罩盖住光电器件模板,电路中反向工作电压接±12V,打开电源，微安表显示的电流值即为暗电流，或用4 1/2位万用表200mV档测得负载电阻RL上的压降V暗，则暗电流L暗=V暗/RL。
一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。
可在试件插座上更换其他光敏二极管进行测试比较。
2、光电流测试:取走遮光罩，读出微安表上的电流值,或是用4 1/2位万用表200mv档测得RL上的压降V光,光电流L光=V光/RL。
3、灵敏度测试:改变仪器照射光源强度及相对于光敏器件的距离，观察光电流的变化情况。
4、光谱特性测试:不同材料制成的光敏二极管对不同波长的入射光反应灵敏度是不同的。
由图（8）可以看出，硅光敏二极管和锗光敏二极管的响应峰值约在80~100μm，试用附件中的红外发射管、各色发光LED、光源光、激光光源照射光敏二极管，测得光电流并加以比较。
图（8）光敏管的伏安特性曲线图（9）光敏二极管的光谱特性曲线注意事项:本实验中暗电流测试最高反向工作电压受仪器电压条件限制定为±12V （24V），硅光敏二极管暗电流很小，不易测得。
光敏管的应用-----光控电路一:实验目的:了解光敏管在控制电路中的具体应用。
光敏电阻的主要参数与特性光敏电阻（Light Dependent Resistor，简称LDR），也被称为光敏电阻器、光敏电阻元件或光敏电阻器件，是一种感光元件，其电阻值随环境光照强度的变化而变化。
光敏电阻广泛应用于光电自动控制、光敏传感器、光学测量仪器等领域。
以下是光敏电阻的主要参数与特性的详细介绍。
1.参数：1.1光敏特性：光敏电阻的一个主要参数是光敏特性，它描述了光敏电阻的电阻值随着光照强度的变化情况。
光敏特性通常表示为灵敏度曲线，以光照强度与电阻值之间的关系来表示。
1.2光敏范围：光敏电阻的光敏范围是指其对环境光照强度的响应范围。
一般来说，光敏电阻器件对可见光较敏感，但对红外和紫外光的响应范围较窄。
1.3 光阻率：光阻率是指光敏电阻在规定照明光源下单位阻值的阻值。
通常以光强度为1 lx时的电阻值作为标准进行计算。
1.4暗阻抗：暗阻抗是指光敏电阻在无照光的情况下的电阻值。
暗阻抗是光敏电阻的一个重要参考参数，它与光照强度的变化有关。
1.5环境温度特性：光敏电阻在不同环境温度下的电阻值变化也是一个重要参数。
通常情况下，光敏电阻的电阻值会随着环境温度的升高而下降。
2.特性：2.1灵敏度高：光敏电阻在可见光范围内对光照变化非常敏感，能够快速响应光照强度的变化。
2.2高分辨率：由于光敏电阻的灵敏度高，它可以提供高分辨率的光照测量结果，适用于需要高精度的应用。
2.3反应迅速：光敏电阻的响应速度快，能够在毫秒级别内对光照变化作出响应。
2.4线性度高：光敏电阻的电阻值与光照强度呈线性关系，可以实现较高的测量精度。
2.5低功耗：光敏电阻在工作时只需要较低的功率供应，能够节省能源和电池寿命。
2.6可靠性强：光敏电阻器件具有较长的使用寿命和稳定性，不容易受到外界环境的影响。
2.7尺寸小：光敏电阻器件体积小、重量轻，尺寸便于微型化设计和集成。
2.8易于控制：光敏电阻器件的电阻值可以通过改变外界光照强度来控制，便于实现自动控制和调节。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究光电二极管和光敏电阻是光电器件中常见的两种器件，它们都是利用光的能量来实现电信号的转换和控制。
光电二极管是一种半导体器件，具有良好的光电转换性能，可用于光电探测、数据传输、光通信等领域；而光敏电阻是一种变阻器，其电阻值随光照强度的变化而变化，可用于光照控制、光敏测量等应用。
本文将重点研究光电二极管和光敏电阻的特性及其在实际应用中的表现。
光电二极管是一种具有PN结构的半导体器件，具有双向导电性能。
当光线照射在PN结处时，会产生电子-空穴对，并在电场的作用下被分离导致电荷分布不平衡，从而产生光电效应。
光电二极管的工作原理可以用能带理论解释，当光子能量大于材料的能隙能量时，光子被吸收并激发电子-空穴对，导致电子移动形成电流。
光电二极管的电流与入射光的光强成正比关系，且具有快速响应速度和高灵敏度的特点。
在实际应用中，光电二极管常用于光电探测器、光通信系统和光电传感器等领域。
光敏电阻是一种可以随光照强度变化而改变电阻值的器件，属于光电阻类变阻器。
其基本结构为敏感电阻膜层、传导电极和绝缘层。
当光线照射到敏感电阻膜层上时，电子受激跃迁到导带形成导电通道，使电阻值减小；相反，如果光线减弱或关闭，电子不再受激跃迁，电阻值增大。
光敏电阻的变化规律遵循兰伯特-贝尔定律，即光照强度与电阻值呈线性关系。
在实际应用中，光敏电阻常用于光控开关、光感应控制系统和光强度测量等领域。
除了各自的特性外，光电二极管和光敏电阻还可以相互结合使用，实现更多的功能。
例如，将光电二极管和光敏电阻串联，在一定光照条件下，光电二极管产生的电流驱动光敏电阻发生电阻变化，从而实现对光照强度的控制。
这种组合可以应用于光强度调节、智能光控系统等领域，提高系统的集成度和稳定性。
在实际应用中，光电二极管和光敏电阻的性能评价主要包括以下几个方面：灵敏度、响应速度、线性度、波长范围、稳定性和耐久性等。
针对不同的应用需求，需选择合适的光电二极管和光敏电阻，并根据具体情况进行参数调节和性能优化。
光敏电阻特性的实验研究王玉清;任新成【摘要】简要介绍了光敏电阻的工作原理及基本特性,用实验方法研究了光敏电阻的伏安特性、光照特性、光谱特性,光照强度与光电流之间以及入射光波长与亮电阻之间的关系.实验结果表明,在光照强度较弱时,光敏电阻的电压与电流满足线性关系,在光照强度较强时,电压增大的同时,电流增大的更快;在一定工作电压下,当受到一定波长范围的光照时,对于同一波长的入射光,随着光照强度的增强,光电流在增大,亮电阻在减小;对于不同波长的入射光,在相同光照强度下,随着入射光波长的增大,光电流先增大,后减小,而亮电阻先减小,后增大.表明光敏电阻对光具有选择性.【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】5页(P85-89)【关键词】光敏电阻;伏安特性;光照特性;光谱特性;光照强度【作者】王玉清;任新成【作者单位】延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000;延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TN361光敏电阻是一种基于内光电效应的半导体元件。
在无光照的条件下，光敏电阻的暗电阻一般很大，当受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧变化，电路中电流将迅速增加。
光敏电阻独特的光电导特性使其在各个控制领域有着极为广泛的应用[1-12]。
掌握光敏电阻特性是充分利用光敏电阻的基础。
目前，关于光敏电阻特性的基础研究较少[13-16]。
为了能更好地利用光敏电阻的特性，达到最有效的应用，本文用实验的方法对光敏电阻特性进行了探讨，所得结果为光敏电阻的应用提供参考。
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应的光电元件。
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的变化，使材料的电导率的改变量为△σ=△p·e·μp+△n·e·μn(1)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，μp为空穴的迁移率，μn为电子的迁移率。
光敏二极管特性实验一、实验目的通过实验掌握光敏二极管的工作原理及相关特性，了解光敏二极管特性曲线及其测试电路的设计。
二、基本原理1、光敏二极管工作原理（详见红外功率可调光源曲线标定实验）。
2、光敏二极管特性实验原理光敏二极管在应用中一般加反向偏压，使得其产生的光电流只与光照度有关。
图1-9中，当光照为零时，光敏二极管不会产生广生载流子，也没有其他电流流过，整个电路处于截止状态；当有光照时，光敏二极管产生光电流，由于放大器的正负输入端虚短，放大器输出负电压。
再二级放大，然后用跟随器输出。
并且光照越强，输出电压越大。
图1-9光敏二极管特性测试图三、实验仪器1、光电检测与信息处理实验台（一套）2、红外功率可调光源探头3、红外接收探头4、光电信息转换器件参数测试实验板5、万用表6、光学支架7、导线若干四、实验步骤1、按图1-9连接实验线路。
（1）把光电信息转换器件参数测试实验板插在光电检测综合试验台的总线模块PLUG64 - 1、PLUG64 - 2、PLUG64 - 3的任意位置上；（2）由光敏二极管探头的两个输出接线端PIN1、PIN2分别引出导线连接到试验台的总线模块的22 （负极）和24 (正极)接线端；(3)在光电信息转换器件参数测试实验板上的JP2的‘ 1 ' ‘ 2'加上跳帽;JP1的‘1' ‘ 2'加上跳帽；(4)用连接导线将总线模块的40接线端引出，作为光敏二极管电压的输出测试点；(5)连接总线模块上的+ 5V、一5V、AGND和模拟电源的对应接线端子；(6)用万用表检查实验线路保证线路连接准确无误后进入下一步。
2、打开电源，调节线性光源的输入电压值，从而改变光源的输出功率；对应不同的功率值用万用表测试40接线端的光电池的输出电压值。
3、将所测得的结果填入表格七，并在图1-10中绘出功率一电压曲线。
表七功率一电压数据表格Jl\—0.5ii图1-10 功率一电压特性曲线五、思考题光敏二极管在应用时一般加反向偏压，其目的是什么？。
光敏电阻、光敏二极管的特性研究
实验十一、十二
【实验目的】
见讲义
【实验仪器】
见讲义
【实验原理】
1、光电效应
光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。
即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
（1）光电导效应
若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，从而使电导增加。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏特效应
在无光照时，半导体PN 结内部自建电场。
当光照射在PN 结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（电子、空穴对）。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场E 的作用，电子漂移到N 区，空穴漂移到P 区。
结果使N 区带负电荷，P 区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。
2、实验原理
（1）光敏电阻
利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
目前，光敏电阻应用的极为广泛，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我们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∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ （1）
在（1）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 A
I U d
σ=
⋅∆⋅ （2） 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。
光敏电阻的伏安特性如图2a 所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。
当然，与一般电阻一样光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图2a 光敏电阻的伏安特性曲线图2b 光敏电阻的光照特性曲线
光敏电阻的光照特性则如图2b所示。
不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在大多数的情况下，曲线的形状都与图2b的结果类似。
由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作线性敏感元件，这是光敏电阻的缺点之一。
所以在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。
（2）光敏二极管
光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏二极管的伏安特性如图3所示。
但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。
原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出（或仅有很小的漏电流）。
图3 光敏二极管的伏安特性曲线
光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，这是由于它的电流灵敏度一般为常数。
而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所至，对弱信号的检测不利。
故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。
图4 光敏二极管的光照特性曲线
【实验内容和要求】
可见讲义
1、光敏电阻的特性测试
图5
1.1光敏电阻的伏安特性测试
（a）按实验仪面板示意图接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻装入待测点，连结+2--+12V电源，光源电压0--24V电源（可调）。
（b ）先将可调光源调至一定的光照度， 每次在一定的光照条件下，测出加在光敏电阻上电压 为+2V ；+4V ；+6V ；+8V ；+10V ；+12V 时电阻R1两端的电压U R ，从而得到6个光电流数据
Ω
=
k U I R ph 00.1，同时算出此时光敏电阻的阻值，即Ph
R cc g I U U R -=。
以后调节相对光强重复
上述实验（要求至少在三个不同照度下重复以上实验）。
（c ）根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。
表1 光敏电阻伏安特性测试数据表（照度： ）
表2 光敏电阻伏安特性测试数据表（照度： ）
表3 光敏电阻伏安特性测试数据表（照度： ）
1.2光敏电阻的光照特性测试
（a ）按实验仪面板示意图(图5)接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻 装入待测点，连结+2--+12V 电源，光源电压0--24V 电源（可调）。
（b ）从U CC =0开始到U CC =12V ，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相对光照度从“弱光”到逐步增强的光电流数据，即： 1.00R
ph U I K =
Ω
，同时算出此时光敏电阻的阻值，
即：cc R
g Ph
U U R I -=。
这里要求至少测出15个不同照度下的光电流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的数据点能够绘出完整的光照特性曲线。
表4 光敏电阻光照特性测试数据表（电压： ）
表5 光敏电阻光照特性测试数据表（电压： ）
表6 光敏电阻光照特性测试数据表（电压： ）
（c ）根据实验数据画出光敏电阻的一族光照特性曲线。
2、光敏二极管的特性测试实验
图6
3.1光敏二极管的伏安特性测试实验
（a ） 按仪器面板示意图（图6）连接好实验线路,光源用标准钨丝灯,将待测硅光敏二极管装入待测点,光源电源电压用+0V ～+24V(可调)。
（b ） 将可调光源调至一定的照度，每次在一定的照度下，测出加在光敏二极管上的反偏电压与产生的光电流的关系数据，其中光电流 1.00R
ph U I K =Ω
（1.00K Ω为取样电阻），以
后逐步调大相对光强（3次），重复上述实验。
表6光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： ）
表7光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： ）
表8 光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： ）
（c ）根据实验数据画出光敏二极管的一族伏安曲线。
3.2光敏二极管的光照度特性测试 （a ） 实验线路同图6。
（b ）选择一定的反偏压，每次在一定的反偏压下测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”
到逐步增强的光电流数据，其中R
Ph U I 1.00K Ω＝（1.00K Ω为取样电阻）。
这里要求至少测出3
个不同的反偏电压下的数据。
表14 光敏二极管光照特性测试数据表（电压： ）
表15 光敏二极管光照特性测试数据表（电压：）
表16 光敏二极管光照特性测试数据表（电压：）
（c）根据实验数据画出一族光敏二极管的一族光照特性曲线。
