实验一 光电探测器特性测试实验

光电器件特性实验（光电二极管、光电三极管，光敏电阻）一、实验目的1、了解光敏电阻的光电特性、光谱响应特性、频率特性等基本特性，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。

二、实验原理1、光敏电阻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增加，使材料的电导率增加，电导率的改变量为（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：（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，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2 光敏电阻的伏安特性曲线图3 光敏电阻的光照特性曲线当光电器件电极上的电压一定时，光电流与入射到光电器件上的光照强度之间的关系称为光照特性。

光敏电阻的光照特性则如图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3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。

光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。

光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。

光电器件特性测试实验报告实验目的本实验旨在通过对光电器件特性的测试，探究其性能和特点，从而进一步了解光电器件的工作原理和应用。

实验器材和材料•光电器件（例如光电二极管、光敏电阻等）•光源（例如白炽灯、激光器等）•直流电源•数字多用表•电阻箱•连接线实验步骤1. 实验前准备1.将光电器件准备好，并根据需要选择合适的工作电源。

2.准备好光源和测量设备，并将其连接好。

2. 光电器件的静态特性测试1.将光电器件与电源和数字多用表连接好，确保电路连接正确。

2.调节电源电压，记录下对应的电流和电压值。

3.重复上述步骤，测量不同电压下的电流和电压值，以获得光电器件的电流-电压（I-V）特性曲线。

4.根据测量结果，分析光电器件的导通电压、正向电阻和反向电流等特性。

3. 光电器件的动态特性测试1.将光电器件与光源连接好，确保光线能够照射到器件上。

2.在恒定光照条件下，调节电源电压，记录下对应的电流和电压值。

3.重复上述步骤，测量不同光照强度下的电流和电压值，以获得光电器件的光照强度-电流（L-I）特性曲线。

4.根据测量结果，分析光电器件的响应时间、光电流增益和饱和光照强度等特性。

实验结果与分析根据所获得的实验数据，我们可以绘制出光电器件的电流-电压特性曲线和光照强度-电流特性曲线。

通过分析这些曲线，我们可以得出以下结论：1.光电器件的电流-电压特性曲线呈现出非线性关系，且存在导通电压和正向电阻。

导通电压是器件开始导通的最低电压，正向电阻则是导通状态下的电阻值。

2.光电器件的光照强度-电流特性曲线呈现出线性关系，且存在饱和光照强度和光电流增益。

饱和光照强度是器件光电流增加最快的光照强度，光电流增益则是光照强度每增加1单位时的电流增加量。

3.光电器件的响应时间是指器件由无光状态到达饱和光照强度所需的时间。

通过实验测量和分析，我们可以得出光电器件的响应时间，并进一步评估其在实际应用中的响应速度。

实验结论通过光电器件特性的测试实验，我们深入了解了光电器件的工作原理和特点。

实验一光敏电阻特性实验实验原理: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)所示。

由于半导体在光照的作用下, 电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成为了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。

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。

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(由用户选配)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彻底掩盖,用万用表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，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。

在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比较分析。

2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图(3)接线，电源可从+2~+8V 间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V 暗和 V 亮则暗电流 L 暗=V 暗/R L,亮电流 L 亮=V 亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。

分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。

图(2)几种光敏电阻的光谱特性3、伏安特性:光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。

按照图(3)分别测得偏压为 2V、4V、6V、8V、10V、12V 时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。

将所测得的结果填入表格并作出 V/I 曲线。

偏压 2V 4V 6V 8V 10V 12V光电阻 I光电阻 II注意事项:实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。

光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。

实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。

福建师范大学物理与光电信息科技学院光电检测技术实验－实验一1 实验一光电探测原理实验一、内容简介光电探测原理实验箱，是本公司为适合光电子、信息工程、物理等专业教学内容的需要，最新推出的光电类教学实验装置。

本实验箱从了解和熟悉光电二极管和光电池的角度出发，讨论关于光电二极管和光电池的主要技术问题，主要知识点包括：光照度及其测量基本知识；光电池的结构、工作原理和光照特性及其应用；光电二极管的结构、工作原理和光照特性及其应用等。

本实验系统注重理论与实践的紧密结合，突出实用性，可作为光测控技术、光电子技术、光电子仪器仪表及精密仪器等专业本科生和研究生课堂实验与研究。

二、实验箱说明实验箱配备有0～12V 可调的直流电压源，可为光电二极管提供可以调节的偏置电压。

本实验箱还配有照度计、电压表和电流表，各表头显示单元和各种调节单元都放在面板上，而光源、照度计探头、硅光电池和硅光电二极管等不需要经常移动的器件都在实验箱里面固定，所有引出线都通过连线连接到面板上，学生做实验时只需要简单连线即可，连线、调节、观察和记录都很方便。

实验箱还配备10K 粗调电位器RP1和47K 多圈精密细调电位器RP2，可供学生配合其它元件自己动手搭建实验之用，提高学生动手动脑能力。

面板操作示意图：实验（一）光照度测试一、实验目的1、了解光照度基本知识；2、了解光照度测量基本原理；3、学会光照度的测量方法。

二、实验内容对光照度进行测量，观察现象。

三、预备知识1、光照度基本知识光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量最基本的部分。

光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼的视觉效果对各种波长是不同的，通常用V（λ）表示，定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。

因此，光照度不是一个纯粹的物理量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。

光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源，在相距L 处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即：2EI/L式中：E——光照度，单位为Lx；I——光源发光强度，单位为cd；L——距离，单位为m。

一、实验目的1. 理解光电探测的基本原理和实验方法。

2. 掌握光电探测器的使用和调试技巧。

3. 学习光电探测实验的测量和分析方法。

4. 通过实验，加深对光电探测技术在实际应用中的理解和应用。

二、实验原理光电探测是利用光电效应将光信号转换为电信号的过程。

光电探测器是光电探测系统的核心部件，它将光信号转换为电信号，然后通过放大、滤波等电路处理后，输出可供进一步处理和利用的电信号。

本实验主要涉及以下光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。

光电二极管是一种半导体器件，具有光电转换效率高、响应速度快、体积小等优点。

光电三极管是一种具有放大作用的光电探测器，它可以将微弱的光信号放大成较大的电信号。

光电耦合器是一种将输入信号的光电转换和输出信号的传输分开的器件，具有良好的隔离性能。

三、实验仪器与设备1. 光源：LED灯、激光笔等。

2. 光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。

3. 放大器：运算放大器、低噪声放大器等。

4. 测量仪器：示波器、万用表等。

5. 连接线、测试板等。

四、实验内容及步骤1. 光电二极管特性测试（1）测试前准备：将光电二极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。

（2）测试步骤：① 将光电二极管正向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的伏安特性曲线。

② 将光电二极管反向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的反向饱和电流。

③ 测量光电二极管的暗电流和亮电流。

2. 光电三极管特性测试（1）测试前准备：将光电三极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。

（2）测试步骤：① 将光电三极管集电极、基极和发射极分别连接到电路中，调整基极偏置电压，观察并记录光电三极管的伏安特性曲线。

② 测量光电三极管的集电极电流、基极电流和发射极电流。

③ 测试光电三极管的电流放大倍数。

3. 光电耦合器特性测试（1）测试前准备：将光电耦合器、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。

（2）测试步骤：① 将光电耦合器的输入端和输出端分别连接到电路中，调整输入端电压，观察并记录光电耦合器的传输特性曲线。

光电探测器的性能测试与分析光电探测器是一种广泛应用于光学、光电子学、光电通信、生物医学等领域的基础元器件，具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好、成本低等优点。

然而，光电探测器的性能测试与分析是确保其正常工作和优化设计的必要步骤。

本文将介绍光电探测器的性能测试与分析方法。

一、光电探测器的基本结构和工作原理光电探测器是一种将光信号转化为电信号的器件，其基本结构包括光敏元件、前置放大电路和输出电路。

光敏元件通常采用半导体材料，如硅、锗、InGaAs等，具有光电转换和放大作用。

前置放大电路主要起放大和滤波功能，能够放大光电信号，并去除其中的杂音和干扰。

输出电路则将放大的信号输出到外部测量仪器或其他电子设备中。

在工作原理上，光电探测器一般采用光电效应或击穿效应。

光电效应是指光子通过光敏元件后形成电子-空穴对，进而产生电流。

击穿效应则是指当光信号足够强时，光敏元件内的电荷载流子得以大量产生，从而使电流产生剧烈变化。

二、光电探测器的性能指标光电探测器的性能指标通常包括以下几个方面：1. 灵敏度：指单位光功率下探测器输出信号的大小，单位一般为安培/瓦特（A/W）。

2. 相应速度：指探测器对光信号的响应速度，单位一般为赫兹（Hz）或皮秒（ps）。

3. 噪音等效功率：指在没有光信号的情况下，探测器输出的随机噪声功率密度，单位一般为瓦特（W）或分贝（dBm）。

4. 动态范围：指探测器能够处理的最大信号与最小信号之间的比值，单位一般为分贝（dB）。

5. 波长响应范围：指探测器对光信号的波长响应区间，单位一般为纳米（nm）。

以上性能指标是评估光电探测器性能好坏的重要标准。

三、光电探测器的性能测试步骤对光电探测器进行性能测试是确保其正常工作和优化设计的必要步骤。

下面介绍典型光电探测器的性能测试步骤：1. 灵敏度测试：将探测器置于恒强光源下，通过测量输出电流和光功率计算灵敏度。

2. 噪音等效功率测试：将探测器置于黑暗环境下，测量输出电流，通过绘制功率谱密度曲线来计算噪声等效功率。

光电特性实验报告光电特性实验报告引言：光电特性是物质与光的相互作用过程中产生的电学现象。

通过对光电特性的研究，可以深入了解光与物质之间的相互作用机制，为光电器件的设计和应用提供理论基础。

本实验旨在通过测量光电效应、光电流与光照强度之间的关系，探索光电特性的基本规律。

实验一：光电效应的测量光电效应是指当光照射到金属表面时，金属释放出电子的现象。

本实验中，我们使用了一块金属板作为光电效应的观测对象。

首先，我们将金属板放置在真空室中，并通过调节光源的强度和波长来改变光照条件。

随后，我们使用电压表测量金属板上的电压变化。

实验结果显示，随着光照强度的增加，金属板上的电压也随之增加。

这一结果表明，光照强度对于光电效应是一个重要的影响因素。

实验二：光电流的测量光电流是指在光照射下，金属板上产生的电流。

为了测量光电流，我们使用了一个光电池，它是一种能将光能转化为电能的器件。

在实验中，我们将光电池连接到电流表上，并将光源照射到光电池表面。

随着光照强度的增加，光电池上的电流也随之增加。

实验结果显示，光电流与光照强度之间存在着线性关系。

这一结果表明，光照强度对于光电流的大小具有直接影响。

实验三：光电效应与波长的关系在实验中，我们使用了不同波长的光源，通过测量光电效应的电压变化来研究光电效应与波长的关系。

实验结果显示，随着波长的减小，金属板上的电压变化也随之减小。

这一结果表明，波长对于光电效应具有重要的影响。

较短的波长能够导致更高的光电效应，这与光子能量与波长之间的关系相一致。

实验四：光电效应与金属材料的关系在实验中，我们使用了不同金属材料的金属板，通过测量光电效应的电压变化来研究光电效应与金属材料的关系。

实验结果显示，不同金属材料的光电效应存在着明显的差异。

有些金属材料具有较高的光电效应，而有些金属材料则具有较低的光电效应。

这一结果表明，金属材料的选择对于光电器件的设计和应用具有重要意义。

结论：通过本次实验，我们深入了解了光电特性的基本规律。

物理实验技术中如何进行光电探测实验光电探测实验是物理实验中常见的一个实验项目，通过光电效应原理来研究光与物质的相互作用。

在这个实验中，我们可以通过测量光电管中产生的电流来研究光的性质和光与物质之间的相互作用规律。

本文将介绍光电探测实验的基本原理、实验器材和实验步骤。

在进行光电探测实验之前，首先需要准备实验器材。

光电探测实验最基本的器材就是光电管，它是一种能够将光能转化为电能的装置。

在实验中，我们通常使用单色光或者白光照射在光电管表面，通过调节光强或光频来研究光电效应的规律。

此外，为了准确测量光电管中产生的电流，还需要设备如电流表和电压表等实验仪器。

在实验中，首先需要确定实验的目的和研究的问题。

例如，我们可以研究光电管中的最大光电流随入射光频率的变化规律，或者研究光电管中的光电流随光强的变化规律等。

明确研究问题之后，即可开始进行实验。

实验的第一步是测量光电管的特性曲线，即光电流随入射光强的变化关系。

这一步骤可以帮助我们了解光电管的工作特性，也是进行后续实验的基础。

为了测量光电管的特性曲线，我们需要将光电管连接到电路中，然后通过改变光强来测量光电流的变化。

实验中可以用可变电阻、滤波片或者光强调节器等来改变光强，从而得到一系列不同光强下的光电流值。

测量完光电管的特性曲线之后，我们可以开始研究光电管中的最大光电流随入射光频率的变化规律。

实验中，我们可以用单色光源来照射光电管，并通过改变光源的频率来测量光电流的变化。

测量光电流时，需要保持光强不变，只改变光频率。

根据测量结果，我们可以得到光电管中的最大光电流随光频率的变化关系。

通过对光电流和光频率的关系的研究，可以得到光电效应的基本规律。

除了研究光电流随光频率的变化规律外，我们还可以研究光电管中的光电流随入射光强的变化规律。

为了实现这一点，我们可以使用可变光强源来照射光电管，并通过改变光强来测量光电流的变化。

实验中，我们需要保持光频率不变，只改变光强。

通过测量光电流和光强的关系，可以得到光电流随入射光强的变化规律。

光电探测器性能测试方法研究光电探测器是一种将光信号转换为电信号的器件，广泛应用于光通信、光电子技术、无线通信等领域。

为了确保光电探测器的性能符合要求，需要进行一系列的性能测试。

本文将对光电探测器的性能测试方法进行研究，以提供有关如何测试光电探测器性能的指导。

首先，响应频率是指光电探测器对光信号频率的响应能力。

常见的测试方法包括调制光源法和频率响应曲线法。

调制光源法是通过改变光源的频率，测量光电探测器对不同频率光信号的响应，从而得到光电探测器的响应频率范围。

频率响应曲线法是通过输入不同频率的正弦信号，测量光电探测器输出信号的大小，得到光电探测器对不同频率光信号的响应特性曲线。

其次，响应速度是指光电探测器对光信号响应的时间。

常见的测试方法包括脉冲光源法和步进信号法。

脉冲光源法是通过控制一个脉冲光源产生一个短脉冲光信号，测量光电探测器的输出信号的上升时间和下降时间，从而得到光电探测器的响应速度。

步进信号法是通过逐步增加或减小输入光信号的强度，记录光电探测器输出信号的变化情况，从而得到光电探测器的响应时间。

此外，量子效率是指光电探测器将输入光信号转化为输出电信号的效率。

常见的测试方法包括相对法和绝对法。

相对法是通过比较待测光电探测器和标准光电探测器对同一光源的响应信号大小，从而得到待测光电探测器的量子效率。

绝对法是通过使用一个已知辐射强度的标准光源，测量光电探测器的输出信号的大小，从而计算出光电探测器的量子效率。

最后，噪声是指光电探测器输出信号中的随机波动。

常见的测试方法包括功率谱法和等效输入噪声温度法。

功率谱法是通过将光电探测器输出信号转换到频域中，测量其功率谱密度，从而得到光电探测器的噪声特性。

等效输入噪声温度法是通过将光电探测器与一个标准电阻进行连接，测量在特定频率下电阻的噪声功率，从而计算出光电探测器的等效输入噪声温度。

综上所述，光电探测器的性能测试方法研究包括响应频率、响应速度、量子效率和噪声等测试。