光敏传感器光电特性测量实验

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。

光敏传感器光电特性测量实验

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。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。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。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，半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、CCD图像传感器等，为光电传感器进一步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。光敏传感器的基本特性包括：伏安特性、光照特性、时间响应、频率特性等。掌握光敏传感器基本特性的测量方法，为合理应用光敏传感器打好基础。

【实验目的】

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。

仪器简介

仪器由全封闭光通路、实验电路、待测光敏传感器（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池）、实验连接线等组成。

仪器安装在360×220×80（mm)实验箱内，仪器面板如下图 - 1 - 000-+相对照度传感器+0-24V-+硅光电池R1 2GDUIscRx1 10KVoc光电三极管+UUoeGT1cR1 1.00K光电二极管+-GD1Uo+U+UGR1Uo商标R1 1.00KR1 1.00K光敏电阻上海复旦天欣科教仪器有限公司FD-ST-LS 光敏传感器光电特性实验模块+0-24V- 钨丝灯发光二极管620R1 2负载改变R2 100+0

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 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