光敏二极管特性测试

工作总结实验报告 / / 光电池/光敏电阻/光电二极管特性参数的测量指导人：朱小姐实验类型：工作检验及年终总结实验地点：搏盛科技光电子半导体实验室实验目的：销售技能的考察，产品及相关知识的了解情况，年终总结实验日期：2011 年 12 月 26 日姓名：陈帅职位：销售工程师手机号：159******** Email: chenshuaisz1688@ 概述光电效应是指入射光子与探测器材料中的束缚电子发生相互作用，使束缚电子变成为自由电子的效应。

光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。

入射光子引起探测器材料表面发射电子的效应称为外光电效应。

入射光子激发的载流子（电子或空穴）仍保留在材料内部的效应称为内光电效应。

内光电效应器件有光电导探测器（例如光敏电阻）、光生伏特器件（光电池、光电二极管、光电三极管）。

实验内容测量三种内光电效应器件（光敏电阻、光电池、光电二极管）的特性参数。

注意事项 a 做实验请关灯，以达到良好的测量效果。

b 拆卸数据线时不要用力硬拽，拆不下来请转个角度拆。

c 请在自己的实验桌上做实验，不要到别的实验桌旁干扰同事做实验，更不要动他人的仪器。

d 请勿触摸光学镜片的表面。

e 测量时不要碰导线，否则数据不稳定。

更不能用力拉扯导线，导致接头脱落。

f 实验完毕关闭所有电源开关。

实验报告报告开头请填入姓名、职位、手机号、实验日期。

实验完成后，请将报告打印出来，在有实验数据、图表的页脚签名，然后交到朱小姐办公桌上。

Word 文件请以“实验报告+姓名”命名，发到朱小姐邮箱。

请在元旦节前完成。

签名: 第 1页光敏电阻的特性曲线测量一. 目的要求测量 CdS（硫化镉）光敏电阻的伏安特性和光照特性。

实验要求达到： 1、使用 Excel 或绘图软件 Origin 绘制出伏安特性特性曲线 2、绘制出光照特性曲线 3、理解光敏电阻的光电特性二. 实验原理某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为物质的光电导效应。

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）。

实验十三光敏传感器的光电特性研究【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。

【实验仪器】FD-LS－Ａ光敏传感器光电特性实验仪，其工作面板如图1所示。

该实验仪由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池四种光敏传感器及可调光源、电阻箱、数字电压表等组成。

图1 FD-LS－Ａ光敏传感器光电特性实验仪工作面板光敏传感器处的照度通过调节可调光源的电压和光源与探测器之间的距离来调节。

在一定的电源电压和光源距离下，附表1中给出了相对应的光源照度（见讲义最后）。

【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。

光敏二极管测试方法
“哇，这是什么呀？”我好奇地看着桌上一个小小的零件。

旁边的小伙伴凑过来，说：“这是光敏二极管哦！听说可神奇啦！”我一下子来了兴趣，那到底怎么测试这个光敏二极管呢？
嘿，其实测试光敏二极管也不难。

首先呢，咱得准备一些工具，就像医生要有听诊器一样，我们得有个万用表。

把万用表调到合适的档位，这就好比给汽车选对了档位才能跑得快嘛。

然后呢，把光敏二极管的两极跟万用表连接起来。

在有光的地方看看万用表的读数，再把它放到黑暗的地方，哇，你猜怎么着？读数不一样啦！这就说明光敏二极管对光有反应呢。

不过在测试的时候可得注意哦！不能太用力地去摆弄光敏二极管，不然它会“生气”坏掉的。

也不能让它沾上水，那可就糟糕啦！就像我们不能把手机扔到水里一样。

那光敏二极管有啥用呢？它的应用场景可多啦！比如说，可以用在自动路灯上。

白天的时候，光敏二极管感受到光，就告诉路灯不用亮。

晚上天黑了，它就像个小哨兵，通知路灯赶紧亮起来。

这多棒啊！还有啊，在一些智能家居设备里也能找到它的身影呢。

它就像一个小侦探，时刻关注着周围的环境变化。

我记得有一次，我们在科学课上做实验，就用到了光敏二极管。

老师把光敏二极管连接到一个小电路里，然后用手电筒照它。

哇，小灯泡亮起来了！大家都兴奋得不得了。

这就是光敏二极管的实际应用效果呀，是不是超厉害？
总之，光敏二极管真的是个很神奇的小零件。

它就像一个小小的魔法棒，能让我们的生活变得更加智能和方便。

难道你不想试试用它来做个小实验吗？。

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。

光电二极管特性参数的测量及原理应用1.响应时间的测量及原理应用：响应时间是光电二极管从接收到光信号到输出电流达到稳定状态所需的时间。

测量方法主要有脉冲法、步跳法和正弦法等。

脉冲法是通过给光电二极管加一个短脉冲光源，测量输出电流的上升时间和下降时间来确定响应时间。

步跳法是在连续光源作用下，逐步提高或降低光照强度，测量输出电流变化的时间来确定响应时间。

正弦法是通过给光电二极管加一个正弦光源，测量输出电流波形来确定响应时间。

响应时间的测量和研究可以用于优化光电二极管的响应速度，对于高速光通信和光测量等领域有重要应用。

2.光电流的测量及原理应用：光电流是光电二极管接收到光信号后产生的电流，可以通过电流表或电压表来测量。

测量时需要将光电二极管连接到电流表或电压表上，并将光源照射到光电二极管上。

光电流的大小和光源强度呈正比关系。

光电流的测量和研究可以用于光敏元件的特性评估和应用，比如光电转换器、光电探测器、光电放大器等。

3.光谱响应的测量及原理应用：光谱响应是指光电二极管在不同波长的光照下的响应情况。

测量光谱响应可以使用光谱仪或滤光片。

通过调节光源的波长和光强，测量光电二极管输出电流的变化，可以得到光谱响应曲线。

光谱响应的测量和研究可以用于分析光电二极管的光谱特性，优化光电二极管在不同波长范围内的应用，比如光通信、光谱分析等。

4.光敏度的测量及原理应用：光敏度是指光电二极管在单位光功率照射下产生的电流或电压。

光敏度的测量可以通过测量光电流和光功率来计算得到。

测量时，将光电二极管连接到电流表或电压表上，然后将光源照射到光电二极管上，测量输出电流和光功率，通过计算可以得到光敏度。

光敏度的测量和研究可以用于评估光电二极管的敏感程度和应用范围，比如光电转换器、光电探测器等。

综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用是了解和评价光电二极管性能的重要手段，对于光电器件的研究和应用具有重要意义。

通过测量和研究光电二极管的响应时间、光电流、光谱响应和光敏度等参数，可以优化光电二极管的性能和应用范围，推动光电技术的发展。

光敏二极管的检测方法一、外电路测量方法外电路测量方法是通过改变二极管的外电路以实现对光敏二极管的检测。

常用的外电路测量方法包括电流-电压特性测量、响应时间测量和频率特性测量等。

1.电流-电压特性测量：通过该方法可以测量光敏二极管的电压-电流特性曲线来评估其性能。

光敏二极管在光照条件下，其反向电压会引起输出电流的变化，通过改变电压源与二极管之间的电压可以获得不同电流响应。

2.响应时间测量：光敏二极管的响应时间是指电流在接收到光信号后，响应的时间间隔。

为了测量光敏二极管的响应时间，常用的方法是通过光瞬态法或脉冲法来测量。

光瞬态法是指用一个短脉冲光源照射光敏二极管，通过测量二极管的电流快速上升时间来评估其响应时间。

脉冲法是指对一系列脉冲光源进行照射，并测量每个光脉冲所产生的电流响应时间。

通过测量得到的响应时间可以用来评估光敏二极管的灵敏度和快速响应性能。

3.频率特性测量：频率特性是指光敏二极管对不同频率光信号的响应情况。

通过改变输入光信号的频率，测量二极管输出电流的变化，可以得到光敏二极管的频率特性。

常用的频率特性测量方法包括幅频特性法、相频特性法和输入光信号扫频法等。

这些方法可以帮助评估光敏二极管对不同频率光信号的响应情况，以及其适用范围。

二、内部参数测量方法内部参数测量方法是通过测量光敏二极管器件的内部参数来评估其性能。

常用的内部参数测量方法包括噪声系数测量、量子效率测量和谱响应测量等。

1.噪声系数测量：噪声系数是光敏二极管器件输出噪声电压与输入信号电流之比。

测量光敏二极管的噪声系数可以了解其信号传输质量和灵敏度。

常用的测量方法有功率谱法、功率幅度法和平均值法等。

2.量子效率测量：量子效率是指光敏二极管转换光信号为电信号的效率。

测量光敏二极管的量子效率可以通过测量输入光信号的功率和输出电流的比值来计算。

常用的方法有比较法、标准比较法和透射法等。

3.谱响应测量：综上所述，光敏二极管的检测方法既包括外电路测量方法，又包括内部参数测量方法。

光敏二极管特性测试
一、实验目的：
了解红外发光二极管（红外LED）的发光特性，测量和掌握不同照度下光敏二极管的光电特性，测量和掌握不同照度下光敏二极管的伏安特性。

二、实验设备：
光电传感器实验模块、恒流源、直流稳压电源、数显单元、万用表。

三、实验原理：
1、光敏二极管是一种光电效应器件，可以应用于光伏和光电导工作模式，主要用于
可见光及红外光谱区。

通常是在反偏置条件下工作，即光电导工作模式，这样可
以减少光生载流子渡越时间及结电容，可获得较宽的线性输出和较高的响应频率。

2、实验过程中通过改变环境光照强度和反偏电压，测定通过光敏二极管的光电流大
小，从而获得其在不同光照强度和不同反偏电压下的光电特性及伏安特性，得到相
应的关系曲线。

四、实验内容及步骤
1、光敏二极管置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引到面板上。

通过实验导
线将光电二极管接到电流/电压转换电路的VD两端，光电流/电压转换输出接直流电
压表20V档。

2、打开实验台电源，将+15V电源接入光电传感器试验模块。

将VD“+”极接地或-4V。

3、0~20mA恒流源接LED两端，调节LED驱动电流改变暗盒内的光照度。

记录零偏、
负偏时的电压输出值。

根据记录的数据，作出I-U曲线。