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实验报告-光敏电阻基本特性的测量

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. . 页脚 实 验 报 告 姓 名： 班 级： 学 号： 实验成绩： 同组： 实验日期：08/4/14 指导老师：助教15 批阅日期：

光敏电阻基本特性的测量 【实验目的】 1. 了解光敏电阻的工作原理及相关的特性。 2. 了解非电量转化为电量进行动态测量的方法。 3. 了解简单光路的调整原则和方法. 4. 在一定照度下，测量光敏电阻的电压与光电流的关系。 5. 在一定电压下，测量光敏电阻的照度与光电流的关系。

【实验原理】 1 光敏电阻的工作原理 在光照作用下能使物体的电导率改变的现象称为光电效应。本实验所用的光敏电阻就是基于光电效的光电元件。当光电效应发生时，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) 式中e为电荷电量；为空穴浓度的改变量；为电子浓度的改变量；为空穴的迁移率；为电子的迁移率。当光敏电阻两端加上电压U后，光电流为 (2) 式中A为与电流垂直的截面积，d为电极间的距离。 用于制造光敏电阻的材料主要有金属的硫化物、硒化物和锑化物等半导体材料．目前生产的光敏电阻主要是硫化镉．光敏电阻具有灵敏度高、光谱特性好、使用寿命长、稳定性能高、体积小以及制造工艺简单等特点，被广泛地用于自动化技术中． . . 页脚 本实验光敏电阻得到的光照由一对偏振片来控制。当两偏振片之间的夹角为时，光照为，其中：为不加偏振片时的光照，D为当量偏振片平行时的透明度。 2 光敏电阻的基本特性 光敏电阻的基本特性包括伏-安特性、光照特性、光电灵敏度、光谱特性、频率特性和温度特性等。本实验主要研究光敏电阻的伏-安特性和光照特性。 3.附上实验中的光路图:

【实验数据记录、实验结果计算】 1测量光敏电阻的电压与光电流的关系

在调整好光路后，就可以做这一个容的实验了。下面附上这个实验容的电路图：

. .

页脚 表中记录的数据为的值，单位为

U(V) 0 0.0 0.0 0.00 0.000 1 2.7 2.2 1.28 0.065 2 5.4 4.5 2.58 0.138 3 8.2 7.0 3.77 0.201 4 11.0 9.5 5.05 0.271 5 13.8 12.0 6.26 0.339 6 16.8 14.6 7.51 0.407 7 19.8 17.2 8.75 0.484 8 22.8 19.9 10.01 0.551 9 25.9 22.6 11.32 0.619 10 29.0 25.4 12.63 0.687 11 32.1 28.2 13.93 0.757 12 35.2 31.0 15.35 0.836

下面绘出各个照度对应的曲线 . .

页脚 时：

线性拟合结果如下： Y = A + B * X Parameter Value Error A 0.17952 0.05409 B 0.33977 0.00266 ------------------------------------------------------------ R SD N P 0.99966 0.10544 3 <0.0001

所以此时339 . . 页脚 时：

线性拟合结果如下： Y = A + B * X Parameter Value Error A 0.25369 0.0669 B 0.38486 0.00376 R SD N P 0.99948 0.13157 13 <0.0001 所以此时 . .

页脚 时

线性拟合结果如下： Y = A + B * X Parameter Value Error A 0.0252 0.03197 B 0.78903 0.00358 R SD N P 0.99989 0.06117 13 <0.0001 ------------------------------------------------------------ 所以此时 . . 页脚 时

线性拟合结果如下： Y = A + B * X Parameter Value Error A 0.06568 0.02854 B 14.40637 0.05862 R SD N P 0.99991 0.05489 13 <0.0001

所以此时 . .

页脚 对上面实验结果的一点分析： 1. 可以发现,当时，即光照最弱时，光敏电阻的阻值很大，可达一万四千多欧姆，随着光照的加强时，光敏电阻的阻值在不断减小，在时，即在当时的最强光照时，光敏电阻的阻值已经降到了三百余欧姆，可见其变化幅度很大。据查资料显示，在完全黑暗时，光敏电阻的阻值甚至可达几兆欧姆，而在更强的光下，其阻值会更小。

2. 还有重要的一点是，我们从“马吕斯定律”知道，这里光照强度与成正比，所以根据这几个数据点可以发现光敏电阻的阻值随光照强度的变化“似乎”不是线性的，这也是这个实验下面将要验证的容。

2测量光敏电阻的照度与光电流的关系

首先调整好光路与电路，便可开始测量，整数据表格将在下一页中显示。 . .

页脚 表中记录的数据为的值，单位为

下面是作图结果：

U(V)

3

2.62 7.91 13.26 34.8 2.59 7.76 12.94 34.1 2.41 7.37 11.94 32.5 2.20 6.72 10.66 29.3 1.87 5.85 9.39 24.8 1.65 4.81 7.98 20.5 1.26 3.69 6.13 15.4 0.86 2.54 4.22 9.8 0.49 1.36 2.42 5.2 0.05 0.15 0.31 0.8 . .

页脚 U=1V时：

首先需要说明的是几个公式的推导： 由马吕斯定律： ( 为光电流强度) 由本节公式: （R为光敏电阻阻值) 我们要研究 和R的关系，所以

而图中斜率代表 ，所以图中曲线的上升表示光敏电阻阻值的下降，而阻值导函数的变化趋势则不变。

从这个图中可以看出，光敏电阻的光照特性曲线确实不是线性的。而且容易发现：阻值在附近变化很快，而随着的减小，阻值的变化则趋于平缓，曲线也趋于线性。结合前面实验的4. . 页脚 个数据来看，也确实符合这一点，这也印证了前面的想法，前后实验结果也很符合。 从前面的实验结果,我们也知道当照度固定时,光敏电阻的电压与光电流是成线性关系的,所以此表中同一行数据应是与电压成线性关系的,观察表中数据,也可印证这一结论.这样一来下面的三幅关系图应与上面这一幅图形状类似,那么我们就先做出这三幅图:

U=3V时： . .

页脚 U=5V时：

U=12V时： . .

页脚 观察这几幅图，也可以看出刚才的判断是正确的，这几幅图基本一致，只有第3幅有些细节上的偏差。 至此本实验的所有数据均处理完毕，结果也很理想。

【分析讨论】 1.在这个实验中，前期的准备工作其实是重中之重。调整光路是首先要做的，接下来重要的一点就是找到光电流最大值点。这个点的确定对下面实验至关重要。我在这个环节上进行了仔细的调整，确保准确后才开始下面的实验。从测得的结果来看，数据还是很满意的。

【思考题解答】 1.在利用数字万用表作为测量仪器时，是否需要考虑万用表阻，为什么？ 答：不用考虑。因为我们采用电流表外接法，万用表电压档产生的电流不足以影响到实验结果。

2.根据测量结果，总结光敏电阻的伏—安特性和光照特性。 答：从测量结果来看光敏电阻的伏—安特性是线性关系。可以说光敏电阻在照度固定时是线性元件。 而光敏电阻的阻值随光照的增强而减少，而且这个关系不是线性的，随着光照的增强，减少的速率也在减小。 . . 页脚 【对实验的一些想法】 1.我想，研究光敏电阻光照特性的实验可以换一种方式进行：就是通过研究光强变化与电压变化对电流的等效影响来得出光敏电阻的特性。具体方法就是：我们先固定一个电压值（定为1V）和偏振片偏角，记下此时光敏电阻的阻值（记为R），这时电流表有一个电流读数。我们现在每次等量改变电压值（每次加1V），然后转动偏振片使电流回到开始值，记下这个转动的角度，这个过程可以进行10多次，电压可加至12V左右，则每次对应了一个偏振片转动的角度值。每次转动角度对应的光强差就是光敏电阻在当前阻值大小的情况下再增加一个R值需要减少的光强，这样也可以做出光敏电阻的光照特性曲线（直接作出 关系图）。 但是这种方法不易控制，随着阻值的增大，每次的改变量会越来越小，这样对于偏振片上刻度粗略的转盘来说是不易控制的，也是无法计数的；如果将来偏振片等变成电子读数的，那就好多了。而且这种方法对于“使电流回到当初值”是不易控制的，电流会有一定的波动，所以会产生一定的误差。而且电阻变化的围是受限制的，所以这种方法的可行性有待考虑。但这种方法还是有一定价值的。 以上只是我的一些想法，望助教老师指点。

【个人感想】 其实我一直对光学和电学都很感兴趣,所以选择了这个实验 ,这次做这个实验对光敏电阻的性能有了更详细的了解。

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实验一_光敏电阻特性参数及其测量

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实验二 光电池的偏置与基本特性的实验 1. 实验目的
硅光电池常有 3 种偏置方式，即自偏置、零伏偏置与反向偏置。在不同偏置下，硅光电池表现出不同 的特性（“光电技术” 3.2.3 节对其进行了详细的叙述）。通过典型光电池的各种偏置电路的实验，掌握这 些特性对正确选用硅光电池的偏置电路是非常重要。
2. 实验内容
12
180
12
200
测量公式 RL=Ubb/Ip
二、光敏电阻光照特性测量
利用 YHGD­1 型光电实验平台和图 2­1 所示的测量电路可以测量光敏电阻的光照特性。首先将发光二 极管发出的光用照度计标定出发光管电流 If 与受光面照度 Ev 间的关系，然后，将光敏电阻的光敏面置于照 度计标定的受光面上。通过改变发光管电流 If 获得一族光照度及其所对应的阻值 Rp。将 If 与阻值 Rp 分别 用直角坐标与以 10 为底的对数坐标画出光照特性曲线，比较二曲线，分析它们的特点。
当停止辐射时，由于光敏电阻体内的光生电子和光生电荷需要通过
复合才能恢复到辐射作用前的稳定状态，而且随着复合的进行，光生载流子数密度在减小，复合几率在下
降，所以，停止辐射的过渡过程要远远大于入射辐射的过程。停止辐射时光电导率和光电流的变化规律可
表示为
2. 时间响应的测量
Ds
=
Ds 0
1 1+ t /t
实验一 光敏电阻特性参数及其测量
1. 实验目的：
通过光敏电阻特性参数的测量实验，学习光敏电阻的基本工作原理；掌握光敏电阻的光照特性、时间 响应特性和伏安特性等基本特性。达到能够选用光敏电阻进行光电检测的目的。
2. 实验仪器：
1） YHGDS­Ⅰ型光电实验平台主机系统； 2） YHGDS­Ⅰ型光电实验平台系统所提供的配件；
光电检测实验报告（1）光敏电阻

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光电检测实验报告（1）光敏电阻光电检测实验报告实验名称：光敏电阻特性测试实验实验者：实验班级：实验时间：一：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二、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验3、光敏电阻的伏安特性测试实验4、光敏电阻的光电特性测试实验5、光敏电阻的光谱特性测试实验三、实验仪器1、光敏电阻综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台四、实验步骤1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验（1）将光敏电阻完全置入黑暗环境中（将光敏电阻装入光通路组件,不通电即为完全黑暗）,使用万用表测试光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。

（2）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

（4）将直流电源正负极与电压表头对应相连，打开电源，将直流电流调到12V，关闭电源，拆除导线。

(5) 按照如下电路连接电路图，RL取RL=RL6=1M。

（6）打开电源，记录电压表的读数，使用欧姆定理I=U/R得出支路中的电流值I暗图2-6 光敏电阻暗电流测试电路2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

光敏电阻特性研究实验报告

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课程名称：大学物理实验（一）实验名称：光敏电阻特性研究图3 光敏电阻光照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1 光敏电阻特性研究实验装置图图2偏振片角度θ=30°时光敏电阻的伏安特性曲线由图可知：直线斜率即为此时的光敏电阻的阻值。

由于电压单位是（V）而电流单位是（mA），根据欧姆定律，其中U的单位是（V），I的单位是（A），故此时光敏电阻阻值为1505Ω。

变形式R=UI3.光敏电阻的光照特性和电阻特性研究表3 光敏电阻电流随相对光照强度变化数据表θ0º10º20º30º40º50º60º70º80º90º图3 光敏电阻光照特性曲线由图可知：电压一定时，当相对光强增大时，电流也逐渐增大。

当相对光照强度达到最大时，电流也取到最大值。

当相对光照强度为0时，电流不为0，但接近0，因为光敏电阻的暗阻较大。

除此之外，实验时电压恒定为2V，故可根据欧姆定律变形式R=UI计算不同相对光照强度时的电阻。

光敏电阻基本特性及主要参数的测试

光敏电阻基本特性及主要参数的测试

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。