高中物理 光敏传感器特性测量实验
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。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）。载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场E 的作用，电子漂移到N 区，空穴漂移到P 区。结果使N 区带负电荷，P 区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。
2、光敏传感器的基本特性
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性。光敏传感器的基本特性则包括：伏安特性、光照特性等。其中光敏传感器在一定的入射照度下，光敏元件的电流I 与所加电压U 之间的关系称为光敏器件的伏安特性。改变照度则可以得到一族伏安特性曲线。它是传感器应用设计时选择电参数的重要依据。光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性，有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性，它也是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。掌握光敏传感器基本特性的测量方法，为合理应用光敏传感器打好基础。
（1）光敏电阻
利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。目前，光敏电阻应用的极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。利用光敏电阻制成的光控开关在我们日常生活中随处可见。
当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：
p n p e n e σμμ?=???+??? （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：
ph A
I U d
σ=
??? （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2a 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2a 光敏电阻的伏安特性曲线 图2b 光敏电阻的光照特性曲线
光敏电阻的光照特性则如图2b 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2b 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。
（2）硅光电池
硅光电池是目前使用最为广泛的光伏探测器之一。它的特点是工作时不需要外加偏压，接收面积小，使用方便。缺点是响应时间长。
图3a 为硅光电池的伏安特性曲线。在一定光照度下，硅光电池的伏安特性呈非线性。
图3a 硅光电池的伏安特性曲线 图3b 硅光电池的光照特性曲线
*图3b 中 1： 开路电压 2： 短路电流
当光照射硅光电池的时候，将产生一个由N 区流向P 区的光生电流ph I
；同时由于PN 结二极管的特性，存在正向二极管管电流D I ，此电流方向与光生电流方向相反。所以实际获得的电流为：
exp 1ph D ph B eV
I I I
I I nk T ??
??=-=--??
?????
（3） 式中V 为结电压，0I 为二极管反向饱和电流，n 为理想系数，表示PN 结的特性，通常在1和2之间，
B
k 为波尔兹曼常熟，T 为绝对温度。短路电流是指负载电阻相对于光电池的内阻来讲是很小的时候的电流。
在一定的光照度下，当光电池被短路时，结电压V 为0，从而有：
SC ph I I = （4）
负载电阻在20欧姆以下时，短路电流与光照有比较好的线性关系，负载电阻过大，则线性会变坏。 开路电压则是指负载电阻远大于光电池的内阻时硅光电池两端的电压，而当硅光电池的输出端开路时有0=I ，由（3）（4）式可得开路电压为：
0ln 1SC
B O
C I nk T V q I ??=
+ ???
（5） 图3b 为硅光电池的光照特性曲线。开路电压与光照度之间为对数关系，因而具有饱和性。因此，把
硅光电池作为敏感元件时，应该把它当作电流源的形式使用，即利用短路电流与光照度成线性的特点，这是硅光电池的主要优点。
（3）光敏二极管和光敏三极管
光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏三极管的伏安特性和光敏二极管的伏安特性类似，如图4a ，b 所示。但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出（或仅有很小的漏电流）。
图4a 光敏二极管的伏安特性曲线 图4b 光敏三极管的伏安特性曲线
光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，这是由于它的电流灵敏度一般为常数。而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所至，对弱信号的检测不利。故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。
图5a 光敏二极管的光照特性曲线 图5b 光敏三极管的光照特性曲线
【实验内容和要求】
本实验内容分为必做部分和选作部分两项内容。
一、必做部分
1、光敏电阻的特性测试
图6
1.1光敏电阻的伏安特性测试
（a ）按实验仪面板示意图接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻 装入待测点，连结+2--+12V 电源，光源电压0--24V 电源（可调）。
（b ）先将可调光源调至一定的光照度， 每次在一定的光照条件下，测出加在光敏电阻上电压 为+2V ；+4V ；+6V ；+8V ；+10V ；+12V 时电阻R1两端的电压U R ，从而得到6个光电流数据Ω
=
k U I R ph 00.1，同时算出
此时光敏电阻的阻值，即Ph
R
cc g
I U U R -=
。以后调节相对光强重复上述实验（要求至少在三个不同照度下重
复以上实验）。
（c ）根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。
1.2光敏电阻的光照特性测试
（a ）按实验仪面板示意图(图6)接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻 装入待测点，连结+2--+12V 电源，光源电压0--24V 电源（可调）。
光纤传感器的设计1
HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY 物理实验报告 实验题目：光纤传感器的设计 姓名： 物理实验教学中心
实 验 报 告 一、实验题目：光纤传感器的设计 二、实验目的： 1.了解光纤传感器设计实验系统的基本构造和原理及应用； 2.了解光纤传感器设计实验系统的补偿机理，验证补偿效果； 3.设计光纤位移传感器，给出定标曲线。 三、实验仪器： 光纤传感设计实验系统主机、三光纤补偿式传感探头、精密机械调节架。 四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）： 图1 在纤端出射光场的远场区，为简便计，可用接收光纤端面中心点处的光强来作为整个纤芯面上的平均光强。在这种近似下，得到在接收光纤终端所探测到的光强公式为 2 022(,)exp[](2)(2) SI d I x d x x πωω=?- （1） 考虑到光纤的本征损耗，光纤所接收到的反射光强可进一步表示为 00(,)(,)I x d I K KRf x d = 式中 I 0——注入光源光纤的光强； K 0，K ——光源光纤和反射接收光纤的本征损耗系数； R ——反射器的反射系数；
d ——两光纤的间距； f (x ,d )——反射式特性调制函数。结合式(1)，f (x ,d )由下式给出，即 22 022(,)exp[](2)(2) a d f x d x x πωω=?- 其中 3/2 00 ()[1()] x x a a ωξ =+ 为了避免光源起伏和光纤损耗变化等因素所带来的影响。采用了双路接收的主动补偿方式可有效地补偿光源强度的变化、反射体反射率的变化以及光纤损耗等因素所带来的影响。补偿式光纤传感器的结构由图1给出。由（1）式可知 1002 00(,)(,) (,2)(,2)I x d I K KRf x d I x d I K KRf x d =?? =? 则两路接收光纤接收光强之比为 ]) 2()2(exp[22 221x d d I I ω--= 通过实验建立两路接收光强的比值与位移的关系（标定）后，即可实现补 偿式位移测量。
光敏电阻特性测试实验
实验系列二、光敏电阻特性测试实验 光通路组件 图1-2 光敏电阻实验仪光通路组件 功能说明： 分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给等测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出等测器件所接收的光照度。 1、实验之前，J4通过彩排线缆与光通路组件的光源接口相连，连接之后电路部分方可对光源对行控制。光照度计与照度计探头相连（颜色要相对应） 2、BM2拨向上时，光源发光为脉冲光，脉冲宽度由“脉冲宽度调节电位器”进行调节（用于做光敏电阻时间响应特性实验）。 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、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 8、精密的暗激发开关电路设计实验 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、实验原理 1. 光敏电阻的结构与工作原理 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性。无光照时，光敏电阻值很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中电流迅速增大。 2. 光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有： (1)光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 (2)光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3)亮电流与暗电流之差称为光电流。 3. 光敏电阻的基本特性 (1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图2-2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U 曲线为直线。 （2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I 和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图2-3为硫化镉光敏电阻的光照特性。 (3) 光谱特性 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。图2-4 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 五、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。 (注：由于光敏电阻个性差异，某些暗电阻可能大于200M 欧，属于正常。) （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。 4030 2010 I / m A 10010001 x 500 mW 1001 x 200 101 x 0.05 0.100.150.200.250.300.350.40I / m A S r / (%) 20 40 60 80 100 0 1.53
实验报告-光敏电阻基本特性的测量
实验报告 姓名：班级：学号：实验成绩： 同组姓名：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内光电效应。本实验所用的光敏电阻就是基于内光电效的光电元件。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) 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．
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，就可以做这一个内容的实验了。下面附上这个实验内容的电路图：
光敏电阻的物理特性
Ⅰ.光敏电阻的物理特性 光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。Ⅱ.组成特性 光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。 Ⅲ.作用 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）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。 Ⅳ.参数特性 （1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。 （4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。 （5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值
传感器实验报告
金属箔式应变片——半桥性能实验 一． 实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二． 基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出 三． 灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电 压U02=EK/ε2。 四． 需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、+15V 电源、+-4V 电源、万用表 五． 实验步骤： ① 按要求将应变式传感器装与传感器模板上。 ② 按要求进行电路接线，将两个应变片接入桥路。 ③ 进行测量，将数据记录到表格中。 六．实验数据 所以可知灵敏度δ=0.3639，非线性误差为δf1=Δm/Y F.s =1.112/65=1.71% 七、思考题： 1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在： (1)对边 (2)邻边。 2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性 (2)应变片应变效应是非线性的 (3)调零值不是真正为零。 答：都是。但是调零值可以通过记录最初的非零值来消除此误差
金直流全桥的应用——电子秤实验 一． 实验目的：了解应变片直流全桥的应用电路的标定。 二． 基本原理：电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节 三． 使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始 电子秤。 四． 需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、±15V 电源、± 4V 电源 五． 实验步骤： 1、按实验一中2的步骤将差动放大器调零：参考图1-2将四个应变片按正确的接法接成全桥形式，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V 。 2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3(增益即满量程调节)，使数显表显示为0.200V(2V 档测显)或-0.200V 。 3、拿去托盘上的所有法码，调节电器Rw4（零位调节），使数显表显示为0。000V 或—0。000V 。 4、重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V 改为重量量纲g ，就可秤重，成为一台原始的电子秤。 6、根据上表计算误差与非线性误差。 所以可知灵敏度δ=1，非线性误差为δ f1=Δm/Y F.s =0
实验10(光敏电阻)实验报告
实验十-光敏电阻及光敏二极管的特性实验 实验1：光敏电阻的特性实验 一、实验目的 了解光敏电阻的光照特性和伏安特性。 二、实验原理 在光线的作用下，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。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。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。实验原理图如图10-1。 三、实验器械 主机箱中的转速调节0～24V 电源、±2V～±10V 步进可调直流稳压电源、电流 表、电压表；光电器件实验（一）模板、光敏电阻、发光二极管、庶光筒。 四、实验接线图 五、实验数据记录和数据处理 1：亮电阻和暗电阻测量
实验数据如下： 2：光照特性测量 实验数据如下： 实验数据拟合图像如下： 3：伏安特性测量 实验数据如下： 实验数据拟合图像如下： 六、实验思考题
1：为什么测光敏电阻亮阻和暗阻要经过10 秒钟后读数，这是光敏电阻的缺点，只能应用于什么状态？ 答：稳定态 实验2：光敏二极管的特性实验 一、实验目的 了解光敏二极管工作原理及特性。 二、实验原理 当入射光子在本征半导体的p-n 结及其附近产生电子—空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用，电子漂移到n 区，空穴漂移到p 区。电子和空穴分别在n 区和p 区积累，两端便产生电动势，这称为光生伏特效应，简称光伏效应。光敏二极管基于这一原理。如果在外电路中把p-n 短接，就产生反向的短路电流，光照时反向电流会增加，并且光电流和照度基本成线性关系。 三、实验器械 主机箱中的转速调节0～24V 电源、±2V～±10V 步进可调直流稳压电源、电流表、电压表；光电器件实验（一）模板、光敏二极管、发光二极管、庶光筒 四、实验接线图 将上图中的光敏电阻更换成光敏二极管（注意接线孔的颜色相对应即+、-极性），按上图安装接线，测量光敏二极管的暗电流和亮电流。 五、实验数据记录和数据处理 1：光照特性 亮电流测试实验数据如下： 实验数据拟合图像如下：
机电系统控制实验报告
穿销单元工件穿销实验报告 一、前言 模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。 系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。 通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。体现整体柔性系统教学的先进性。 二、实验目的 1、了解PLC的工作原理； 2、掌握PLC编程与操作方法； 3、了解气缸传感器的使用方法； 4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。 三、实验设备 1、模块化柔性制造综合实训系统一套； 2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台； 3、西门子S7-200 PLC编程电缆一条。 四、实验原理 学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编
光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性
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）。载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时,则因电场E的作用,电子漂移到N区，空穴漂移到P 区。结果使N区带负电荷,P区带正电荷,产生附加电动势,此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。 2．光敏传感器的基本特性： 光敏传感器的基本特性则包括:伏安特性、光照特性等。
光电实验报告.
长春理工大学 光电信息综合实验—实验总结 姓名：赵儒桐 学号：S1******* 指导教师：王彩霞 专业：信息与通信工程 学院：电子信息工程 2016年5月20号
实验一：光电基础知识实验 1、实验目的 通过实验使学生对光源，光源分光原理，光的不同波长等基本概念有具体认识。 2、实验原理 本实验我们分别用了普通光源和激光光源两种。普通光源光谱为连续光谱，激光光源是半导体激光器。在实验中我们利用分光三棱镜可以得到红橙黄绿青蓝紫等多种波长的光辐射。激光光源发射出来的是波长为630纳米的红色光。 3、实验分析 为了找到光谱需要调节棱镜，不同的面对准光源找出光谱，棱镜的不同面对准光源产生的光谱清晰度不同，想要清晰的光谱就需要通过调节棱镜获得。 实验二：光敏电阻实验 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、实验原理 在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键和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。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照越强，器件自身的电阻越小。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、实验结果
当光敏电阻的工作电压（Vcc ）为+5V 时，通过实验我们看出来改变光照度的值，光源的电流值是发生变化的。光照度增加电流值也是增加的。测得实验数据如表2-1： 表2-1 光敏电阻光照特性实验数据 得到的光敏电阻光照特性实验曲线： 图2.1 光敏电阻光照特性实验曲线 表2-2 光敏电阻伏安特性实验数据
通过实验我们看出光敏电阻的光电流值随外加电压的增大而增大，在光照强度增大的情况下流过光敏电阻的电流值也是增大的，得到数据如表2-2。 得到的伏安特性如下： 图2.2 光敏电阻伏安特性曲线 由光敏电阻的光谱特性可知光敏电阻对不同波长的光，接收的光灵敏度是不一样的，测量对应各种颜色的光透过狭缝时的电流值，得到数据如下表： 得到的光谱特性曲线如图：
光纤压力传感器实验
光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm
实验一光敏电阻特性测量实验
光电子技术基础实验报告 实验题目光敏电阻特性测量实验日期2020.09.04 姓名组别04 班级18B 学号 【实验目的】 1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法； 2、掌握光强与光敏电阻电流值关系测试方法； 3、掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法； 4、掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法； 5、掌握光敏电阻的光谱响应特性及其测试方法； 6、掌握光敏电阻的时间响应特性及其测试方法。 【实验器材】 光电技术创新综合实验平台一台 特性测试实验模块一块 光源特性测试模块一块 连接导线若干 【实验原理】 光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导，其倒数为暗电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻阻值都很大）。当有光照射在光敏电阻上时，电导将变大，这时的电导称为光电导。电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度就越高，这个特性就称为光敏电阻的光电特性，也可定义为光电流与照度的关系。 光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性和非线性），实际上，它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流IP ，与作用到光敏电阻上的光照度 E 的关系曲线来描述，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。光敏电阻的本质是电阻，因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。 光敏电阻的符号和连接
【实验注意事项】 1、打开电源之前，将“电源调节”处旋钮逆时针调至底端； 2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验； 3、若照度计、电流表或电压表显示为“1＿”时说明超出量程，选择合适的量程再测量； 4、严禁将任何电源对地短路。 5、仪器通电测试前，一定要找老师检查后方可通电测试。 【主要实验步骤】 基础实验： 组装好光源、遮光筒和光探结构件，如下图所示： 1、打开台体电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“000.0”为止。 2、特性测试模块的 0-12V（J5）和 GND 连接到台体的 0-30V 可调电源的 Vout+和 Vout- 上。 3、J5连接电流表+极，电流表-极连接光敏电阻套筒黄色插孔，光敏电阻套筒蓝色插孔连接J6，电压表+极连接光敏电阻套筒黄色插孔，电压表-极连接光敏电阻套筒蓝色插孔。光敏电阻红黑插座与照度计红黑插座相连。（RP1的值可根据器件特性自行选取） 4、将光源特性测试模块+5V，-5V和GND连接到台体的+5V，-5V和GND1上，航空插座FLED-IN与全彩灯光源套筒相连接。打开光源特性测试模块电源开关K101，将S601，S602， S603开关向下拨（OFF档），使光照强度为0，即照度计显示为0。 5、将S601，S602，S603开关向上拨（ON档），将可调电源电压调为5V，光源颜色选为白光，按“照度加”或“照度减”，测量照度为100Lx、150Lx、200Lx、250Lx、300Lx、350Lx、400Lx、450Lx、500Lx、550Lx、600Lx电压表对应的电压值U，电流表对应的电流值I，光敏电阻值 RL=U/I。且将实验数据记录于表1-1中： 6、改变电源供电偏压，分别记录电压为 7V 和 9V 时，不同光照度下对应的电流值，并分别记录于表 1-2 及表 1-3 中： 7、保持照度为 100Lx 不变，调节电源供电偏压，使供电偏压为 1V、2V、3V、4V、5V、 6V、7V、8V、9V、10V，分别记录对应的电流值，并记录表 1-4 中： 8、按“照度加”，调节使光照为 200Lx、400Lx，记录同一光照不同电压下对应的电流值，并分别记录表 1-5 至表 1-9 中： 9、使可调电源偏压调为 5V 分别测量不同颜色光在 200 Lx 光照强度下，光敏电阻的电流值，将各个光源 200 lx 照度下光敏电阻的电流值记录在表 1-10 中： 10、将S601，S602，S603开关向下拨（OFF档），将可调电源电压调为5V。将光源特性测试模块的J701与光源特性测试模块的J601，J602，J603插座相连接。观察光源特性测试模块的J701点波形和特性测试模块J6点波形，分析光敏电阻的时间响应特性。 11、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验台电源。
光敏电阻特性测试实验(精)
光敏电阻特性测试实验 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 三、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、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 三、实验仪器 1、光电探测综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光敏电阻及封装组件 1套 4、光照度计 1台 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1. 光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。 光敏电阻的结构很简单，图1-1（a）为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最
光敏电阻特性测定实验及分析
光敏电阻特性测定实验及分析 何乾伟1 张钰2 摘要：随着电子技术的不断发展，光敏电阻作为一种重要的电子元件，由于其具有灵敏度高、反应速度快、体积小和可靠性好等特点而不断被开发，但科学研究以及市场应用对光敏电阻的性能要求也越来越高。首先简单介绍了光敏电阻的工作原理及主要参数，然后针对光敏电阻的伏安特性和光照特性的测量需要进行了实验设计，完成了对光敏电阻暗电阻、亮电阻、灵敏度、光谱特性、响应时间和频率特性等参数的测量，并分析其中的规律。 关键词：光敏电阻特性分析实验 0引言 光敏电阻是利用材料或器件的电导率会随外加光源的改变而变化的性质制作的一种不同于普通定值电阻的可变电阻。由于其灵敏度高、反应速度快、体积小和可靠性好等原因，被广泛运用于各种光控电路之中。作为一种重要的电子元件，光敏电阻具有许多特性参数。光敏电阻在无光照的条件下电阻一般很大，当存在光照时，其电阻便会大大下降。本文针对光敏电阻的伏安特性和光照特性的测量需要进行了实验设计，完成了对光敏电阻暗电阻、亮电阻、灵敏度、光谱特性、响应时间和频率特性等参数的测量，并分析其中的规律，为以后对光敏电阻的研究提供了资料。 1光敏电阻的工作原理及主要参数 1.1光敏电阻的工作原理 材料或器件受到光照时电导率发生变化的现象称为内光效应。当光源存在时，发生内光效应，材料或器件吸收的能量使部分价带电子变迁到导带，与此同时，在价带中便形成了空穴，由于载流子个数的增加，材料或器件的导电率也随之增加。光源消失后，由光子激发产生的电子──空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也将恢复原值。 光敏电阻的制作材料为半导体，它是利用内光效应原理而制作的光电元件。在光照条件下阻值一般会减小，这种现象称之为光导效应。光敏电阻是一个可变电阻器件，没有极性，在直流电和交流电压下都可以正常工作。
光电探测实验报告
光电探测技术 实验报告 班级：10050341 学号：05 姓名：解娴
实验一光敏电阻特性实验 一、实验目的 1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型； 2.了解光敏电阻的基本特性； 3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流，并作出V/A曲线。 二、实验原理 伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时，光敏电阻的光电流没有饱和现象，因此，它的灵敏度正比于外加电压。 光敏电阻与外光电效应光电元件不同，具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。 大多数场合证明，各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为 式中，K为比例系数；是永远小于1的分数。 光电流的增长落后于光通量的增长，即当光通量增加时，光敏电阻的积分灵敏度下降。 这样的光照特性，使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。 光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样，它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大，最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A／lm，这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120，000倍。
三、实验步骤 1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1接线，电源可从+2V～+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/RL,亮电流L亮=V亮/RL，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。 2、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1接线，分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流，并尝试高照度光源的光强，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 填入表格并做出V/I曲线。 图1光敏电阻的测量电路 偏压2V4V6V8V10V12V 光电阻I 四、实验数据 实验数据记录如下： 光电流： E/V246810 U/V0.090.210.320.430.56 I/uA1427.54255.270.5 暗电流：0.5uA 实验数据处理：
光纤传感器基础实验
光纤传感器基础实验 王帅 （哈尔滨工程大学13-3班75号，黑龙江省哈尔滨市 150001） 摘要：光纤传感实验仪开发研制的目的是将光纤传感这一现代技术进行广泛的普及和渗透。了解光纤传感仪试验仪的基本构造和原理，学习和掌握其正确使用方法；了解光纤端光场的径向分布和轴向分布的特点；定量了解一种光纤的纤端光场的径向分布和轴向分布；学习掌握最基本的光纤位移传感器的原理。通过对光纤接受端电压的测量，可以间接测量光纤端轴向和径向的光场强度的分布。 关键词：光纤传感器；轴向；径向；光强分布 Optical Fiber Sensor Based Experiment Wang shuai （Harbin Engineering University, Harbin,150001,Chnia） Abstract：The purpose of the development of fiber optic sensing experimental kits is to make this technology popularization. Understanding the basic structure and principle of fiber optic sensing experimental kits,learning and mastering the correct using method; Understand the radial and axial distribution characteristic of the fiber end; Learning to master the basic principle of optical fiber displacement sensor. By measuring the voltage of the optical fiber acceptting, optical fiber end light field intensity distribution of the axial and radial can be measured indirectly. Key words：fiber optic sensing experimental kits；axial; radial; light intensity distribution 0 引言 光纤传感实验仪是由多种形式的光纤传感器组成，是集教学和实验于一体的传感测量系统。它具有结构简单，灵敏度高，稳定性好，切换方便应用范围广等特点。在实验过程中，我们用光纤传感实验仪构成反射式光纤微位移传感器，可用于测量多种可转换成位移的物理量。 1 实验原理 1.1光在光纤中传输的原理 光在光纤中的传输依据是光学中的全反射定律。普通石英光纤的结构包括纤芯、包层和
实验5：光敏电阻特性实验
实验5 光敏电阻特性实验 一、实验目的：了解光敏电阻的光照特性和伏安特性。 二、基本原理：在光线的作用下，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。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。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。实验原理图如图4-1。 图4-1 光敏电阻实验原理图 三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V电源、±2V～±10V步进可调直流稳压电源、电流表、电压表；光电器件实验（一）模板、光敏电阻、发光二极管、庶光筒。 四、实验步骤： 1.发光二极管（光源）的照度标定 1)按图4—2安装接线，接线时注意+、－极性，并将主机箱中的0~24V可调电压调节至 最小值； 2)将电压表量程拧至20V档，合上主机箱电源，调节主机箱中的0~24V可调电压就可以 改变光源（发光二极管）的光照度值按照表4-1进行标定（调节电压源），得到照度——电压对应值，根据表4-1数据做出发光二极管的电压——照度特性曲线。 图4-2 发光二极管工作电压与光照度的对应关系实验接线示意图
表4-1 发光二极管电压与光照度的对应关系 光照度（Lx）0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 电压（V） 电压U（V） 照度（Lx） 2.亮电阻和暗电阻测量 1)按图4-3安装接线，接线时注意+、－极性，并将主机箱中的0~24V可调电压调节至最 小值。打开主机箱电源，将±2V～±10V的可调电源开关打到10V档，再缓慢调节0～24V可调电源，使发光二极管二端电压为光照度100Lx时对应的电压(实验步骤1中的标定值)值。 2)10秒钟左右读取电流表（可选择电流表合适的档位20mA档）的值为亮电流I亮。 图4-3 光敏电阻特性实验接线图 3)将0～24V可调电源的调节旋钮逆时针方旋到底后10秒钟左右读取电流表（20μA档） 的值为暗电流I暗。 4)根据以下公式，计算亮阻和暗阻（照度100Lx）： R亮=U测/ I亮；R暗=U测/ I暗 3.光照特性测量
光电实验报告.
长春理工大学 光电信息综合实验一实验总结 名：赵儒桐 学号：S1******* 专业：信息与通信工程学院：电子信息工程2016年5月20号
实验一：光电基础知识实验 1、实验目的 通过实验使学生对光源，光源分光原理，光的不同波长等基本概 念有具体认识。 2、实验原理 本实验我们分别用了普通光源和激光光源两种。普通光源光谱 为连续光谱，激光光源是半导体激光器。在实验中我们利用分光三棱镜可以得到红橙黄绿青蓝紫等多种波长的光辐射。激光光源发射出来的是波长为630 纳米的红色光。 3、实验分析 为了找到光谱需要调节棱镜，不同的面对准光源找出光谱，棱镜的不同面对准光源产生的光谱清晰度不同，想要清晰的光谱就需要通过调节棱镜获得。 实验二：光敏电阻实验 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、实验原理 在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键和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。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照越强，器件自身的电阻越小。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、实验结果
当 光敏电阻的工作电压（Vcc ）为+5V 时，通过实验我们看出来 改变光照度的值，光源的电流值是发生变化的。光照度增加电流值也 是增加的。测得实验数据如表2-1 : 光敏电阻光照特性实验数据 光照度 （Lx ） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 电流mA 0.37 0.52 0.68 0.78 0.88 1.00 1.07 1.18 1.24 表2-1光敏电阻光照特性实验数据 得到的光敏电阻光照特性实验曲线: 光敏电阻伏安特性实验数据 型号：G5528 电压 （U ） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 照度 （Lx ） 50 电流 （mA 0 0.05 0 .11 0. 17 0.2 4 0.29 0.35 0 1.42 0. 48 0.5 4 0.6 100 电流 （mA 0 0.09 0 .19 0. 28 0.3 3 0.48 0.58 0 .67 0. 77 0.8 7 0.95 150 电流 （mA 0.12 0 .24 0. 37 0.4 9 0.62 0.74 0.87 0. 98 1.1 2 1.19 通过实验我们看出光敏电阻的光电流值随外加电压的增大而增 大，在光照强度增大的情况下流过光敏电阻的电流值也是增大的， 得 到 数据如表2-2。 光敏电阻光照特性实验曲线 图2.1
光敏电阻特性研究
光敏电阻特性研究 【实验目的】 １．了解和掌握光敏电阻的特性 ２．掌握产生和检验偏振光的原理和方法。 ３．进一步学习和掌握调节复杂光路的方法； 【实验仪器与装置】 1000）、光敏电阻、导轨、检偏器、凸透镜（mm f60 =）、光源（光通量lx 磁性滑块、稳压电源、万用电表、导线等 【实验原理】 一、光电效应与光电器件 1.1 光电效应 光电效应可以分为以下三种类型： （1）外光电效应 在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。 只有当光子能量大于逸出功时，即时，才有电子发射出来，即有光 电效应，当光子的能量等于逸出功时，即时，逸出的电子初速度为0， 此时光子的频率为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。 利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 （2）光电导效应 在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电 阻率的变化，这种现象称为光电导效应。由于这里没有电子自物体向外发射，仅 改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。与外光电效应一样，要产 生光电导效应，也要受到红限频率限制。 利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。 （3）光生伏特效应 在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效 应。利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。 各种光电器件都有下述特性：
（1）光电流 光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。 （2）暗电流 光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。 （3）光照特性 当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。一般可表示为。 （4）光谱特性 当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。 光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。 （5）伏安特性 在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系称为伏 安特性。 （6）频率特性 在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率f变化的关系：、称为频率特性。 （7）温度特性 环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为温度特性。 二、光敏电阻 ①光敏电阻工作原理和结构 光敏电阻是利用光电导效应制成的。制造光敏电阻的材料一般由金属的硫化物、硒化物、碲化物组成。由于光电导效应只限于光照的表面薄层，因此光电导体一般都做成薄层。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，如图一所示。它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。 为了避免外来干扰，光敏电阻外壳的入射孔上盖有一种能透过所要求光谱范围的透明保护窗（如玻璃）。为了避免光敏电阻的灵敏度受潮湿等因素的影响，将电导体严密封装在金属壳中。如图二所示。