光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性

Ⅰ.光敏电阻的物理特性光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。

这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。

这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

Ⅱ.组成特性光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。

Ⅲ.作用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）。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。

Ⅳ.参数特性（1）光电流、亮电阻。

光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。

（2）暗电流、暗电阻。

光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。

外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。

（3）灵敏度。

灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。

（4）光谱响应。

光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。

若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。

（5）光照特性。

光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。

从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。

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。

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。

光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性(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、光敏三极管、硅光电池与光学纤维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，半导体结内部有自建电场。

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。

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）。

光敏二极管与光敏电阻有何相同点和不同点
相同点二极管
光敏二极管和光敏电阻的不同点
1、功能不同
光敏电阻，是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能，而光敏二极管，是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。

2、材料不同
虽然有些时候两者用同样的材料如硅，砷化镓，但是光敏电阻的材料范围比光敏二极管的更广。

3、参数不同
光敏电阻，标称电阻值、使用环境温度（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等，而光敏二极管，最高工作电压，暗电流，光电流，光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。

4、结构不同
光敏电阻，只需要两个电极就行了，而光敏二极管，两个电极间要求能够形成一个PN结，而且为了加大导通电流，把一个电极的面积设计的很大，另一个相对很小。

实验⼆、光敏⼆（三）极管特性实验报告光敏⼆（三）极管特性试验⼀、实验⽬的了解光敏⼆极管的光照特性和光敏三极管的光谱特性及伏安特性等基本特性。

⼆、实验原理略三、需⽤器件与单元主机箱、安装架、普通光源、各种滤光镜、光电器件实验（⼀）模板、0~12V可调直流电压源、-12V~+12V可调直流电压源、光敏⼆极管和光敏三极管四、实验步骤1、光敏⼆极管光照特性的测试光敏⼆极管⼯作电压为5V（某定值）时，它的光电流I随光照度E变化⽽变化。

按图正确连接实验装置后，根据表4-1测量数据并作I—E曲线图4-1。

分析：在⼀般加了反向偏压的情况下，只要偏置电压达到某值，扩散电流被抑制，输出电流为光电流和反向饱和电流之和。

当光照度E达到⼀定⼤⼩时，反向饱和电流远⼩于光电流可忽略不计。

因此，可认为光电流与光照度成线性关系。

由图4-1可知，当E⼤于或等于50Lx时，I—E曲线可近似认为成线性。

2、光敏三极管的光谱特性测试光敏三极管在⼀定偏置电压下，对等能量但波长不同的光源所产⽣的光电流⼤⼩不同。

本实验易某功率为基准，更换光源前端盖的滤光⽚获得不同波长的光源。

按图正确连线后，测量不同波长的光源以相同功率照射光敏三极管时的电流值，填⼊表5-1并作曲线图5-1。

分析：光敏三（⼆）极管的光谱特性主要取决于所采⽤材料的禁带宽度，同时也与结构⼯艺密切相关。

对不同材料构成的器件⼀般有特定⼀个光谱响应峰值，在此峰值外的波段区光电流迅速衰减。

由图5-1可知，本实验所⽤光敏三极管的光谱响应峰值应⼤于600nm，位于长波段区。

3、光敏三极管的伏安特性测试分析：在理论上，光敏三极管的伏安特性有两个特点：（1）、在光照度低时，伏安特性⽐较均匀，⽽随着光照度增加，曲线变密。

这是因为电流放⼤倍数与光照度有关，随着照度的增加，放⼤倍数下降，导致光电流下降；在强光照度下，光电流与照度不呈线性。

虽然本实验所取照度差值不⼤，但观察表5-2在相同电压下，将10Lx与20Lx的光电流差值跟20Lx与30Lx的作⽐较，会发现随着光照度从10Lx增⼤倒30Lx过程中，电流增⼤差值减⼩，即电流放⼤倍数下降。

光敏电阻分类及首要特性参数光敏电阻分类一、按半导体资料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。

后者功用安稳，特性较好，故如今大都选用它。

二、依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：对紫外线较活络，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于勘探紫外线。

2、红外光敏电阻器：首要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。

锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、地舆勘探、非触摸丈量、人体病变勘探、红外光谱，红外通讯等国防、科学研讨和工农业出产中。

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。

首要用于各种光电操控体系，如光电主动开关门户，航标灯、路灯和别的照明体系的主动亮灭，主动给水和主动停水设备，机械上的主动维护设备和方位检查器，极薄零件的厚度检查器，照相机主动曝光设备，光电计数器，烟雾报警器，光电盯梢体系等方面。

光敏电阻首要特性（1）光电流、亮电阻。

光敏电阻器在必定的外加电压下，当有光照耀时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用100LX标明。

（2）暗电流、暗电阻。

光敏电阻在必定的外加电压下，当没有光照耀的时分，流过的电流称为暗电流。

外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用0LX标明。

（3）活络度。

活络度是指光敏电阻不受光照耀时的电阻值（暗电阻）与受光照耀时的电阻值（亮电阻）的相对改动值。

（4）光谱照料。

光谱照料又称光谱活络度，是指光敏电阻在纷歧样波长的单色光照耀下的活络度。

若将纷歧样波长下的活络度画成曲线，就能够得到光谱照料的曲线。

（5）光照特性。

光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而改动的特性。

从光敏电阻的光照特性曲线能够看出，跟着的光照强度的添加，光敏电阻的阻值开端活络下降。

若进一步增大光照强度，则电阻值改动减小，然后逐步趋向峻峭。

在大大都状况下，该特性为非线性。

（6）伏安特性曲线。

伏安特性曲线用来描绘光敏电阻的外加电压与光电流的联络，关于光敏器材来说，其光电流随外加电压的增大而增大。

东南大学物理实验报告姓名学号指导教师日期报告成绩实验名称光敏传感器的光电特性研究目录实验一光敏电阻特性实验实验二光敏二极管特性实验一、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；2、了解硅光电池的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线；3、了解硅光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线；4、了解硅光敏三极管的基本特性，测出它的伏安特性和光照特性曲线。

二、实验原理：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。

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。

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。

（1）光敏电阻的暗电阻、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。

光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。

也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。

实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。

（2）光敏电阻的光照特性下图表示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的关系。

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。

（3）光敏电阻的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。

（4）光敏电阻的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。

（5）光敏电阻的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。

实验6 光敏电阻特性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。

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，即光敏材料的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。

外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应。

内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。

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类传感器。

本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。

实验目的1. 了解光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性，包括伏安特性和光照特性。

2. 了解光纤传感器基本特性。

3. 了解光纤通讯基本原理。

实验预习思考题1. 什么是伏安特性？2. 什么是光照特性？3. 普通电阻的伏安特性是怎样的？4. 光敏电阻的基本工作原理。

5. 硅光电池的基本工作原理。

6. 光敏二极管的基本工作原理。

7. 光敏三极管和普通三极管的区别。

8. 在实验过程中如何改变光照强度？9. 了解光纤传感的基本原理与应用优势。

10. 光纤通信系统的基本构成？实验原理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I与所加电压U之间的关系称为光敏器件的伏安特性。

改变光强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的重要参数依据。

例如，某种光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的伏安特性曲线分别如图1、图2、图3、图4所示。

从这四种光敏器件的伏安特性可以看出：（1）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。

光敏电阻基本特性及主要参数的测试光敏电阻是一种能够根据光照强度来改变电阻值的器件。

光敏电阻的基本特性：1.光敏电阻的电阻值与光照强度成反比，即当光照强度增加时，电阻值会减小。

2.光敏电阻的电阻值与光照频率无关，只与光照强度有关。

3.光敏电阻通常用于测量光照强度或控制光照器件。

光敏电阻的主要参数包括：1.光敏电阻的阻值范围：光敏电阻的阻值可以根据具体的应用要求来选择，常见的阻值范围从几十欧姆到几百兆欧姆不等。

2. 光敏电阻的灵敏度：光敏电阻的灵敏度是指光照强度每改变一个单位，电阻值相对应改变的比例。

一般用百分比或者ppt（百万分之一）来表示。

3.光阻电阻温度系数：光敏电阻的阻值会受到温度变化的影响，因此其温度系数也是重要的一个参数。

一般来说，光阻的温度系数越小越好。

4.响应时间：光敏电阻的响应时间是指器件由在一个光强度状态下的阻值到达指定变化的时间。

响应时间越短，器件对光照强度的变化越敏感。

光敏电阻的测试方法：光敏电阻的测试一般是通过测量其在不同光照条件下的电阻值来进行的。

以下是一种常见的测试方法：1.连接电路：将光敏电阻与一个恒流源并联，电源的电流通过光敏电阻产生电压。

可以使用数字电压表或万用表来测量电压值。

2.光照条件：控制一个灯光源，根据需要调节光照强度，在测试过程中保持光照条件稳定。

3.测试步骤：在不同的光照强度下，记录光敏电阻的电压值，并通过电流值计算出电阻值。

可以使用模拟信号发生器或变阻器来改变灯光源的亮度。

4.数据分析：根据测试得到的电阻值和对应的光照强度，可以绘制出光敏电阻的光阻特性曲线，以及灵敏度的变化。

总结：光敏电阻是一种能够根据光照强度改变电阻值的器件。

其主要参数包括阻值范围、灵敏度、温度系数和响应时间。

光敏电阻的测试可以通过测量其在不同光照条件下的电阻值来进行，并进行数据分析和曲线绘制。

这些测试可以帮助我们了解光敏电阻的特性和性能，进而应用于特定的光照控制或测量场景中。

光敏电阻的特性概述：光敏电阻是一种基于光电效应原理工作的传感器元件，能够将光能转化为电能。

它在光敏元件中起着重要的作用，广泛应用于照明控制、光电测量等领域。

本文将详细介绍光敏电阻的特性，包括工作原理、特点、优缺点、应用等方面。

一、工作原理光敏电阻的工作原理基于光电效应，即光能的照射会激发电子的运动，从而改变电阻值。

光敏电阻通常由导电材料和半导体材料组成。

当光能照射在导电材料上时，导电材料中的自由电子受到激发，自由电子的活动增加，导致电阻值下降。

而当光能照射在半导体材料上时，半导体中的电载流子（包括电子和空穴）发生改变，进而改变了半导体导电性能，从而改变电阻值。

二、特点1. 灵敏度高：光敏电阻对光的敏感度非常高，能够检测到微小的光信号。

2. 响应速度快：光敏电阻的响应速度通常在毫秒级别，能够及时感知光照变化。

3. 调节性好：通过调节光敏电阻的光照强度，可以灵活地控制电阻值，以满足不同的应用需求。

4. 高精度：光敏电阻的输出信号精度较高，能够准确地反映光照强度的变化。

5. 成本较低：光敏电阻的制造成本相对较低。

三、优缺点1. 优点：a. 灵敏度高，能够迅速感知光照变化。

b. 适应性强，能够在室内外环境中工作。

c. 结构简单，制造成本较低。

2. 缺点：a. 对温度和湿度变化敏感，容易受到环境影响。

b. 对光源波长和强度要求较高，不同光源的输出信号可能存在差异。

四、应用光敏电阻具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用场景：1. 照明控制：光敏电阻可以用来控制室内或室外照明设备的开关，当光照强度达到一定阈值时，自动打开或关闭照明设备。

2. 光电测量：光敏电阻可以用来进行光照强度的测量，对于某些需要精确控制光照的应用，如摄影测量、自动曝光控制等具有重要意义。

3. 安防监控：光敏电阻可以应用于安防监控系统中，当光照条件发生变化时，触发报警或录像等功能。

4. 自动化控制：光敏电阻可以作为自动化控制系统的输入设备，实现自动控制与调节。

实验一 光敏电阻特性实验实验原理: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1-1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∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅ 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。

光敏电阻的伏安特性如图1-2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，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1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线光敏电阻的光照特性则如图 1-3 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1-3 类似。

由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作测量型的线性敏感元件 ，在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。

图 1-4 几种光敏电阻的光谱特性实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（做光照特性测试，由用户自备或选配）实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R 暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。