1、實驗一 光敏電阻特性實驗一實驗?zāi)康模赫J(rèn)識學(xué)習(xí)光敏電阻，掌握光敏電阻的基本工作原理。掌握使用本儀器測定光敏電阻的各種特性。達(dá)到會用光敏電阻器件進(jìn)行光電檢測方面應(yīng)用課題的設(shè)計。二實驗原理：利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料制成的光敏傳感器叫光敏電阻，又稱為光導(dǎo)管，是一種均質(zhì)的半導(dǎo)體光電器件,其結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，光敏電阻采用梳狀結(jié)構(gòu)是由于在間距很近的電阻之間有可能采用大的靈敏面積,提高靈敏度。光敏電阻應(yīng)用得極為廣泛，可見光波段和大氣透過的幾個窗口都有適用的光敏電阻，利用光敏電阻制成的光控開關(guān)在日常生活中隨處可見，當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時，光敏電阻電導(dǎo)率的改變量為： 圖（）在上式中，e為電荷電量，為空穴濃度的

2、改變量，為電子濃度的改變量，表示遷移率，當(dāng)兩端加上電壓U后，光電流為： 式中A為與電流垂直的表面，d為電極間的間距。在一定的光照度下，為恒定的值，因而光電流和電壓成線性關(guān)系。 光敏電阻在未受到光照射時的阻值稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流，光敏電阻受到光照射時的阻值稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流，亮電流與暗電流之差稱為光電流，一般暗電阻越大，亮電阻越小，光敏電阻的靈敏度越高，光敏電阻的暗電阻一般在兆歐數(shù)量級，亮電阻在幾千歐以下，暗電阻與亮電阻之比一般在102106之間。一般光敏電阻（如硫化鉛、硫化鉈）的伏安特性曲線如圖（2）所示，由該曲線可知，所加的電壓越高，光電路越大，而且沒有飽和

3、現(xiàn)象，在給定的電壓下，光電流的數(shù)值將隋光照增強(qiáng)而增大，在設(shè)計光敏電阻變換電路時，應(yīng)使光敏電阻的工作電壓或電流控制在額定功耗線之內(nèi)。圖（）光敏電阻伏安特性曲線光敏電阻的光電流與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系，稱為光敏電阻傳感器的光照特性，不同類型的光敏電阻，其光照特性也不同，多數(shù)光敏電阻傳感器光照特性類似于圖（3）的特性曲線，光敏電阻的光照特性呈現(xiàn)出一定程度的非線性特性，光敏電阻的光照度電阻值的典型特性曲線如圖（4）所示，低照度a區(qū)曲線斜率較大，中間照度區(qū)b區(qū)可近似視為直線區(qū)，也是光敏電阻的主要工作區(qū)，因而光電流隨光照度增長較快，在高照度區(qū)，電阻值隨照度下降慢，光電流隨照度增長也變慢。 圖（）光敏電阻光照特

4、性曲線 圖（）光敏電阻照度電阻特性曲線幾種常用光敏電阻的光譜特性曲線如圖（5）所示，對于不同波長的光，光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可以看出，硫化鎘的峰值在可見光區(qū)域，而硫化鉛的峰值在紅外區(qū)域。因此，在選用光敏電阻時應(yīng)當(dāng)把元件和光源的種類結(jié)合起來考慮，才能獲得滿意的結(jié)果。圖（）光敏電阻光譜特性曲線當(dāng)光敏電阻元件溫度升高時，光敏電阻的阻值會下降，并且暗電阻比亮電阻下降更多。環(huán)境溫度對低照度時電阻值的影響比在高照度時影響更大，因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，光敏電阻的亮電阻與暗電阻之差值會減小，這意味著光敏電阻的光電流會有所降低，圖（6）示出了CdS光敏電阻在光照度一定時光電流與環(huán)境溫度的關(guān)系曲線，可以

5、看出環(huán)境溫度上升時CdS光敏電阻的光電流會有所下降。圖（）光敏電阻溫度特性曲線三實驗所需部件:直流穩(wěn)壓電源、光敏電阻、負(fù)載電阻（選配單元）、數(shù)字電壓頻率表、各種光源、遮光罩、固體激光器、光照度計（自備或選配）四實驗步驟:. 測試光敏電阻的暗電阻、亮電阻并計算光電阻，觀察光敏電阻的結(jié)構(gòu),用遮光罩將光敏電阻完全掩蓋,用萬用表歐姆檔測得的電阻值為暗電阻暗,移開遮光罩，在環(huán)境光照下測得的光敏電阻的電阻值為亮電阻亮，暗電阻暗與亮電阻亮之差為光電阻光，光電阻越大，則光敏電阻靈敏度越高。然后在光電器件模板的試件插座上接入另一光敏電阻，試作性能比較分析。圖（）發(fā)光管連接電路 圖（）光敏電阻測量電路. 測試光敏

6、電阻的暗電流、亮電流、光電流，按照圖（8）接線，分別在暗光及環(huán)境光照射下測出輸出電壓暗和亮，電流暗=暗/,亮電流亮=亮/，亮電流亮與暗電流暗之差稱為光電流光，光電流越大則靈敏度越高。. 光敏電阻的伏安特性測試，按照圖（8）接線，電源可從直流穩(wěn)壓電源212V間選用，每次在一定的光照條件下，測出當(dāng)加在光敏電阻上電壓 為+2V、+4V、+6V、+8V、+10V、+12V時電阻R兩端的電壓U，和電流I，同時計算出此時光敏電阻的阻值，并填入以下表格，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出光敏電阻的伏安特性曲線。光敏電阻伏安特性測試數(shù)據(jù)表（暗光）工作電壓2V4V6V8V10V12VU（V）I（mA）R光（）光敏電阻伏安特性測試

7、數(shù)據(jù)表（正常環(huán)境光照）工作電壓2V4V6V8V10V12VU（V）I（mA）R光（）光敏電阻伏安特性測試數(shù)據(jù)表（有光源照射）工作電壓2V4V6V8V10V12VU（V）I（mA）R光（）. 光敏電阻的光照特性測試，按照圖（8）接好實驗線路，負(fù)載電阻R選定1K，光源用高亮度鹵鎢燈（實驗者可仔細(xì)調(diào)節(jié)光源控制旋鈕，得到不同的光源亮度），從電源電壓UCC=2V開始到UCC=12V，每次在一定的外加電壓下測出光敏電阻在相對光照度從“弱光”到逐步增強(qiáng)的電流數(shù)據(jù)，即：，同時求出此時光敏電阻的阻值，即： 。這里要求盡量多測試（不少于15個）在不同照度下的電流數(shù)據(jù)，尤其要在弱光位置選擇較多的數(shù)據(jù)點，以使所得到的

8、數(shù)據(jù)點能夠繪出較為完整的光照特性曲線。光敏電阻光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓： ）照度UR（伏）光電流光敏電阻光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓： ）照度UR（伏）光電流光敏電阻光照特性測試數(shù)據(jù)表（電壓： ）照度UR（伏）光電流根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)畫出光敏電阻的一組光照特性曲線。. 光敏電阻的光譜特性測試，不同的半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻有著不同的光譜特性，見圖（），當(dāng)不同波長的入射光照到光敏電阻的光敏面上，光敏電阻就有不同的靈敏度。照圖（8）接線, 其工作電源可選用直流穩(wěn)壓電源的負(fù)電源，用高亮度LED（紅、黃、綠、藍(lán)、白）作為光源，發(fā)光電源可選用直流穩(wěn)壓電源的正電源。發(fā)光管的接線可參照圖（7）。限流電阻用選配單元

9、上的1K100K檔電位器，首先應(yīng)置電位器阻值為最大，開啟電源后緩慢調(diào)小阻值，使發(fā)光管逐步發(fā)光并至最亮，當(dāng)發(fā)光管達(dá)到最高亮度時不應(yīng)再改變限流電阻阻值,依次將各發(fā)光管接入光電器件模板上的發(fā)光管插座。發(fā)光管與光敏電阻頂端可用附件中的黑色軟管連接（透鏡對透鏡），分別測出光敏電阻在各種光源照射下的光電流，再用固體激光器作為光源，測得光電流，將測得的數(shù)據(jù)記入下表，據(jù)此作出兩種光電阻大致的光譜特性曲線：光源激光紅黃綠藍(lán)白光電阻. 光敏電阻的溫度特性測試，光敏電阻與其他半導(dǎo)體器件一樣,性能受溫度影響較大.隨著溫度的升高電阻值增大,靈敏度下降。請按圖(8)測試電路，分別測出常溫下和加溫(可用電烙鐵靠近加溫或用電吹風(fēng)加溫，電烙鐵切不可直接接觸器件)后的伏安特性曲線。五注意事項