实验五 LED光电转换特性实验
一．实验目的
了解光敏二极管的特性，当光电管的工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光的照度（或通量）的关系，了解光敏二极管在控制电路中的具体应用。 二．实验仪器和设备
光敏二极管、直流稳压电源、照度测量器件、采样电阻、照度表、光源、微安表、跟随器，比较器I，比较器II、F/V表。 三．实验原理
光敏二极管是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光子入射子入射到耗层内。光被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压VBB的作用下，空穴流向正极，形成了二极管的反向电流即光电流。光电流通过外加负载电阻RL后产生电压信号输出。
图5-1所示为光敏灯控实验单元的实际电路，当光照度下降时采样电阻中Vo电压下降，当电压小于比较器+输入端电压时，比较器输出高电平，晶体管T导通，集电极负载LED电流增大使LED发光，这是一个暗通电路。 四．实验步骤
1． 了解所需单元、部件在实验仪上的位置、观察光敏二极管的结构。 2． 测量光敏二极管的光电特性：
光敏二极管的光电特性是指当工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光照度（或通量）的关系。按图1接线，+VCC选择在+4v，负载电阻调制最大（最大为12K，事先也可用万用表测得），打开光源改变照度（方法如下），并记录微安表的读数填入下表： 光强（Lx） 电流（uA） 0 200 400 800 1000 注：光强调节方法：将光源探头移到照度测量处，调节前后位置使照度表显示最大，然后调节亮度调节旋钮，观察照度表调至所需要的照度值。然后移回到光敏电阻处使微安表显示最大处，调节时可移出遮光罩防止外界光干扰。
测试光电流时要注意不能使电路中的微安表指针打表。
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3． 光敏二极管在控制电路中的应用：
a) 副电源打开，如图5-2接线，采样电阻旋至最大，光敏电阻在环境光照下，调节比
较器I，使发光管刚好熄灭。
b) 改变光照条件，用手遮住光敏二极管改变其光照，当光暗到一定程度时发光管会跳
亮。这就是日常所用的暗光街灯控制电路的原理。改变比较电压或者采样电阻调节感应光强的临界点。
图5-1
图5-2
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实验六 光电探测器相对光谱响应度测试实验
一．实验目的
了解光敏三极管的特性，当光电管的工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光的照度（或通量）的关系，了解光敏三极管在不同颜色的光源中光谱响应特性。 二．实验仪器和设备
光敏三极管、直流稳压电源、采样电阻、跟随器、照度测量器件、照度表、光源、微安表、F/V表。 三．实验原理
光敏三极管是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片然后在基片表面进行掺杂形成PN结。N区扩散得很浅为lum左右，而空间电荷区，(即耗尽层)较宽，所以保证了大部分光子入射到耗层内，光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对加反向偏压VcB的作用下，空穴流向正极，形成了三极管的反向电流即光电流。光电流通过外加负载电阻RL后产生电压信号输出。
光电器件的灵敏度是入射辐射波长的函数。以功率相等的不同波长的单色辐射入射于光电器件，其光电信号与辐射波长的关系为光电器件的光谱响应特性。 四．实验步骤
1． 了解所需单元、部件在实验仪上的位置、观察光敏三极管的结构。 2． 测量光敏三极管光电特性：
光敏三极管的光电特性是指当工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光照度（或通量）的关系。按图6-1接线，+VCC选择在+10v，负载电阻调制最小（最小为2K，事先也可用万用表测得），打开光源改变照度（方法如实验五），并记录F/V表的读数填入下表： 光强（Lx） Vo/2K 0 200 400 800 1000 做出照度—电流曲线。注：副电源打开。 3． 测量光敏三极管伏安特性：
当入射光的照度（或通亮）一定时，光电管输出的光电流与偏压的关系称为伏-安特性。接线如图1所示，调节光强1000Lx不变，采样电阻至最小。改变+Vcc的电压，记录F/V表的电压值，计算并填入下表：
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光源（颜色） Vo/2K +4V +6V +8V +10V 作出V—I曲线，将光源分别调至750Lx、500Lx档，重复上述步骤，做出三条V—I曲线，分析它们有什么不同？
图6-1
4． 测量光敏三极管的光谱响应特性：
光电器件的灵敏度是入射辐射波长的函数。以功率相等的不同波长的单色辐射入射于光电器件，其光电信号与辐射波长的关系为光电器件的光谱响应特性。实验接线如图1，调节光强至1000Lx，采样电阻至最小，分别使用不同颜色的光源测得F/V表的读数，并填入下表：
光源（颜色） 电压（V） 注意：换光源时光强调节旋钮不可动，安装不同光源时保证发光管到光电器件的距离不变，从而保证光源的功率相同。
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