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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光敏传感器光电特性研究实验报告光敏电阻光敏特性的研究一、实验设计方案、实验目的1、了解光敏电阻的基本特性，测出它的光照特性曲线。2、学习使用电脑实测。3、学习使用DataStudio软件。4、学习了解设计性实验的基本方法。、实验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，；入射光强，电射光弱，电阻增大。光敏电敏感性与人眼对可见光m的响应很接近，只要人光，都会引起它的阻值变化。路时，通用白炽灯泡光线或控制光源，但本实验采用激通过两偏振片控制光照强度
2、传感器测出。阻减小，入阻器对光的眼可感受的设计光控电自然光线作光做光源，并由角速度光敏电阻的光照特光电流随照度的变化而称为光照特性。不同类型的光照特性不同，大多数光敏特性是非线性的。某种光敏特性如图1所示。利用光敏电阻的光照特一些材料的光吸收系数。性改变的规律光敏电阻的电阻的光照电阻的光照性可以测出光敏电阻特性图3为某光敏电阻的的关系，利用光敏电阻的光敏阻值与光强特性，可以分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.选用仪器列表二、实验内容及具体步骤：、测绘光敏电阻的光照特性曲线。按右图连接好电路，电压传感
3、器连接到750接口。光敏电阻的光源由一激光提供。并经过两偏振片调整光强后照射在光敏电阻上。其中一偏振片与角速度传感器相连到750接口。试验中保持光强从最弱到最强间变化。打开DataStudio软件，创建一个新实验。在DataStudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接，并设置采样率。在DataStudio软件的窗口打开一个图表。接通光敏电阻所在电路电源；打开激光器，调整两偏振片，然后调整带有角速度传感器的偏振片使照到光敏电阻处的光强最小；在DataStudio软件窗口中启动数据采集，并转动带有角速度传感器的偏振片使光敏电阻处的光强从最小到最强间变化。停止数据采集。断开光敏电阻电源，关了激
4、光器。在DataStudio中作一个计算：y轴(光电流)：I?U1/1000x轴：转过的角度）E?sin?*sin?是采样电阻，为偏振片又零相位开始转过的角度。(2)、对以上数据作以下计算：光敏电阻两端的电压：U?10?U1光电流：I?U1/1000光敏电阻的阻值：R?U/I相对光照强度：角度）在DataStudio中做以上计算，并得以下曲线：E?sin?*sin?由：光敏电阻两端的电压：U?10?U1光敏电阻的阻值：R?U/I相对光照强度：E?sin?*sin?E0得光敏电阻的光照特性，上图6由：光敏电阻的阻值：R?U/I相对光照强度：E?sin?*sin?E0图7光敏电阻的阻值与相对光强曲
5、线由光敏电阻的电阻特性，知道其比较适合做光控开关，因为达到某一光强后电阻迅速变化。可以用来分别模拟设计一个简单的光控自动报警实验与一个光控自动照明实验。数据分析：光敏电阻光电流与光照强度关系图(见图6)以及光敏电阻阻值与光照强度关系图(见图7).从图7中可以看出,光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小.但不是线性关系,即光敏电阻的阻值与光强不成反比关系,所以光敏电阻不可以用在线性的光感测量中.误差分析：受背景光影响。温度变化对光敏电阻的影响。四、实验结果陈述与总结结果陈述通过实验得到光敏电阻的光照特性曲线，为非线性曲线。通过实验得到光敏电阻的电阻与光强间关系曲线，不是线性关系,即光敏电阻的阻值
6、与光强不成反比关系,因此光敏电阻不可以用在线性的光感测量中.可用于做光控开光等。通过次实验，基本学会了使用计算机及DataStudio软件进行实验。并初步了解了设计性实验的基本方法。实验总结.本实验测得光敏电阻的光强特性，得到所用光敏电阻的光强特性为非线性，比较接近乘幂拟合。光敏电阻的电阻与光强间关系曲线的线性关系,不可以用在线性的光感测量中.本实验中，利用计算机采集数据，体现出方便、快捷、成本极低的优势。光敏传感器光电特性测量实验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
7、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，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。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。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。当然
8、近年来新的光敏器件不断涌现，如：具有高速响应和放大功能的APD雪崩式光电二极管，半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、CCD图像传感器等，为光电传感器进一步的应用开创了新的一页。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包括：伏安特性、光照特性、时间响应、频率特性等。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。【实验目的】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。仪器简介仪器由全封闭光通路、实验电路、待测光敏传感器、实验连接线等组成。仪器安装在36022080=0。才能使硅光电池无光照时
9、的输出电压为零。在一定光照度下硅光电池的伏安特性呈非线性。-1-?Ip(反相光电流)，故在零偏2光照特性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。某种硅光电池的光照特性如图所示。硅光电池的光照特性曲线图中1：开路电压2：短路电流从硅光电池的光照特性可以看出，硅光电池的开路电压呈非线性且有饱和现象，硅光电池的短路电流呈良好的线性，但短路电流在零偏置无光照时不等于零。故以硅光电池作测量元件应用时，应该利用短路电流与光照度的良好线性关系。所谓短路电流是指外接负载电阻远小于
10、硅光电池内阻时的电流，一般负载在20?以下时，线性较好，且负载越小线性关系越好，且线性范围宽。【实验内容及实验数据】1硅光电池的特性测试实验电路图：2.硅光电池的伏安特性测试实验(1)按实验模块示意图连接好实验线路，光源用标准钨丝灯，将待测硅光电池装入待测点，连接主机，光源电压+024V(可调)，测Isc时将R2短接。测负载特性时调节可变电阻Rx1100K,利用检测已知电阻R2上的电压间接测试负载电流。-2-(2)从0LX开始到200LX每次在一定的照度下，测出硅光电池的光电流Iph与光电压U0在不同的负载条件下的关系(1-5000?)数据，其中IPh?(3)将测出的数据填入表3表1硅光电池在
11、不同的光照度时，光电流与光电压在不同负载电阻时的关系实测数据U0。150?为取样电阻150?-3-(4)根据表3数据画出硅光电池的一族伏安曲线。3.硅光电池的光照度特性测试实验(1)实验线路同上，Rx1可变电阻调至零，R2短接。(2)从2LX开始到16LX,每次在一定的照度下，测出硅光电池的开路电压Uoc和短路电流Isc数据,其中短路电流为Isc?U0。150?为取样电阻150?(3)将测出的数据填入表4,表2硅光电池的开路电压与短路电流与照度的关系实测数据(4)根据表2数据画出硅光电池的光照特性曲线。-4-光敏传感器的光电特性研究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，
12、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，在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。因此，了解光敏传感器的原理、测量其基本特性并学会使用是十分必要的。【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
13、和光照特性曲线。【实验原理】1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，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，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。光电导效应、光生伏特效应是两种常见的内光电效应。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
14、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。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。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
15、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
