物电学院综合与设计性实验方案(学生)
姓名 潘虹吉 学 号 1430140518 2016 年12 月 日
实验课程
名 称 电子与光电子材料 学院专业 材料科学与工程
实验项目
名 称 光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验 实验班级 2014级1班
实验项目
类 型 探究型实验 方 案
编写人 潘虹吉 项目合作人员 罗刚
实验地点 实训楼 实 验
时 间 2016.12.
指导教师
审 阅 范强老师 实验员 曹进老师
一、 目的与要求综述：
光敏二、三极管的光电性能研究目的：
1．掌握光敏二、三极管的原理和特性
2．利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的伏安特性曲线；
3.利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的光照特性曲线；
光电倍增管特性实验目的：
1. 了解光电倍增管的基本特性，学习光电倍增管基本参数的测量方法。
2. 掌握暗电流的测量方法；
3. 光电倍增管放大倍数的计算；
4. 掌握光电倍增管光电特性测量；
二、 主要实验原理、内容与步骤：
1.光敏二极管工作原理
光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也 越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
光电传感器实验
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DH-SJ3光电传感器物理设计性实验装置
（实验指导书）
实
验
讲
义
请 勿 带 走
杭州大华科教仪器研究所
杭州大华仪器制造有限公司
光电传感器实验
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DH-SJ3光电传感器物理设计性实验装置
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。
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，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。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。当然近年来新的光敏器件不断涌现，如：具有高速响应和放大功能的APD雪崩式光电二极管，半导体光敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、CCD图像传感器等，为光电传感器的应用开创了新的一页。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。
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。
3、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。
4、了解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。
5、了解光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
1 课程名称： 大学物理实验（一）
实验名称： 光敏电阻特性研究 一、实验目的 1. 了解光敏电阻的工作原理 2. 研究光敏电阻在固定光照强度下的伏安特性 3. 研究光敏电阻的光照特性曲线 4. 了解光电效应的原理 5. 掌握光路调整方法
二、实验原理
1. 光敏电阻：基于内光电效应的一种光传感器探头，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）
图1 光敏电阻外观 图2 光敏电阻符号 图3 光敏电阻光照特性 2.光敏电阻的结构和基本特性：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）可达1～10 M欧，在强光条件（100 LX流明）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧。 3.光敏电阻的原理： 2
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6 光敏电阻伏安特性表 5.光敏电阻光照特性：光敏电阻又称光导管，在特定波长的光照射下，其阻值会迅速减小。原因：光照后产生的载流子都参与导电，从而使光敏电阻的阻值迅速下降（百兆欧到百欧）。 6.光敏电阻其他特性参数： 1) 暗电流、暗电阻：在一定的电压下，没有光照时，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。 2) 灵敏度：灵敏度是指暗电阻与受光照射时的亮电阻的相对变化值。 3) 光谱响应：是指光敏电阻在不同波长的光照下的灵敏度。多数在540nm附近出现峰值 4) 温度系数。光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。 5) 额定功率。（50~100mW) 7.光敏电阻电路设计 3
1 广东技术师范学院实验报告
学院： 机电学院 专业： 机械电子工程（师范） 班级：
10机电师
成绩：
姓名： 章烁斌 学号： 15 组别： 组员：
实验地点： 607 实验日期： 2013.05 指导教师签名：
实验 （1） 项目名称：光电传感器、磁电传感器测量转速实验
1.实验项目名称
光电传感器、磁电传感器测量转速实验
2.实验目的和要求
（1）了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法
（2）了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法
（3）了解和掌握转速测量的基本方法
3.实验原理
（1）光电传感器的结构和工作原理
光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。本实验采用的是反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理见图1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可以知道转速n。n=f
图1 反射式光电传感器测转速的工作图 预习情况 操作情况 考勤情况 数据处理情况
2 如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。
（2）磁电传感器的结构和工作原理
磁电传感器的内部结构请参考图2，它的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部与磁性很强的磁钢详解，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。为了传感器的可靠性，在传感器的后部填入了环氧树脂以固定引线和内部结构。
图2 磁电传感器的内部结构
