1、 光敏电阻特性实验1、 实验目的:了解光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性。 2、 基本原理:1、光线的作用下,电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态,引起电导率的变化,这种现象称为光电导效应。2、光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照愈强,器件自身的电阻愈小。基于这种效应的光电器件称光敏电阻。3、光敏电阻无极性,其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。 3、 需用器件与单元:主机箱、安装架、普通光源、各种滤光镜、 光电器件实验(一)模板 、光敏电阻探头、照度计模板、光照度探头。 4、 实验步骤:1、亮电阻和暗电阻测量 (1)光敏电阻实验原理图 (2)调节光敏电阻工作电压
2、:(3)亮电阻测试:(4)暗电阻测试:实验结果:分析:一般情况下,实用的光敏电阻的暗电阻往往超过 1M,甚至高达 100M,而亮电阻则在几 k 以下,可见测量数据有效。2 光照特性测试光敏电阻的工作电压一定时(5V ) ,它的阻值(光电流)随光照度变化而变化。按表 3-2进行测量,作图 3-2.。分析:理论上,光敏电阻在弱光照下,光电流 I 与光照度 E 具有良好的线性;在强光照下则为非线性。根据测试数据所画得的光照特性曲线较好地满足上述情况,说明实验操作准确。3 伏安特性测试光敏电阻在一定的光照度下,光电流随外加电压的变化而变化(1)调节光源电压为 100Lx 时对应的电压值(2)调节光敏电
3、阻工作电压的值读取相应的光电流(3)重复测试不同照度的伏安特性,将测量数据填入表 3-3,并作图 3-3。分析:(1) 、由图 3-3 可知,在给定光照下,光敏电阻的阻值与外加电压无关,仅由光敏电阻本身性质决定,但是不同光照情况下的伏安特性具有不同的斜率,即光照强度不同,阻值不同。(2) 、当光敏电阻承受的功率超过它本身的额定功率,曲线开始变弯,说明光电流趋向饱和。4 光谱特性测试光敏电阻在一定的工作电压时,在等能量、不同波长的光作用下,其阻值的变化是不同的,即光电流大小不一样。本实验光功率以 1mW 为标准,更换光源前端盖的滤光镜获得不同波长的光。将测量数据填入表 3-4,并作图 3-4。
4、分析:光谱特性与光敏电阻材料有关。从图 3-4 可知,本实验选用的光敏电阻的光谱响应范围在可见光区域,而峰值大概出现在 600nm,在稍离此波长的光谱响应迅速衰减,在远离处则无响应。因此,在选用光敏电阻时,应把光敏电阻的材料和光源种类相结合考虑,以获得满意的结果。5、 思考题为什么测光敏电阻亮阻和暗阻要经过 10 秒后再读数?答:因为光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的,非平衡载流子的产生与复合都是一个时间过程,此过程在一定程度上影响光敏电阻对光照的响应。因此,测亮阻和暗阻时要考虑此时间过程,一般取值 10 秒。6、 实验总结1、在测量光照特性前,要先明确所用光源的光照度与光源工作电压的对应关系,以便通过调节电压控制光照度的大小。2、在测量光谱特性前,要先明确不同波长的光源光功率与光源电压的对应关系,以确保采用不同波长时,其功率大小一致。3、因为光敏电阻随光照变化是个时间过程,加上测量仪器的灵敏度和精度有限,所以需要我们有