实验一 光电器件特性参数测试详解.docx

实验一　光电器件特性参数测试一、实验目的1、了解光敏电阻的光电特性、光谱响应特性、频率特性等基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。2、了解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。3、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。二、实验内容实验内容包括：光敏电阻特性实验，光敏三极管特性测试，光电池特性测试（1）光敏电阻特性实验实验原理:光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（由用户选配）实验步骤:测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。实验数据记录：暗电阻亮电阻光电阻光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图（3）接线，电源可从直流稳压电源+2~+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。实验数据记录：电压暗光环境光暗电流亮电流V=V暗=V亮=L暗=L亮=3．伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，将所测得的结果填入下面表格并作出V/I曲线。实验数据记录：光强P偏压2V4V6V8V10V12V光敏电阻的亮电流注意事项:实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。实验数据分析：将采集到的153.3lux下电流与偏压的数值使用matlab做直线拟合程序如下：% 初始数据x=[2,4,6,8,10,12];y=[8,16,24,32,40,48];% 拟合直线y=p(1)*x+p(2)p=polyfit(x,y,1);% 显示拟合前后直线，其中方框为拟合前数据，直线为拟合后的直线yy=polyval(p,x);plot(x,y,s,x,yy)%拟合的直线方程poly2sym(p,x)拟合结果如下：由上图可以看出在一定光照下光敏电阻两端所加的电压与光电流成正比关系。（2）光敏三极管特性测试实验原理：光敏三极管是具有NPN或PNP结构的半导体管，结构与普通三极管类似。但它的引出电极通常只有两个，入射光主要被面积做得较大的基区所吸收。光敏三极管的结构与工作电路如图4所示。集电极接正电压，发射极接负电压。实验所需部件：光敏三极管、稳压电源、各类光源、电压表（自备4 1/2位表）、微安表、负载电阻（实验选配单元）、照度计（用户选配）实验步骤：判断光敏三极管C、E极性，方法是用万用表20M电阻测试档，测得管阻小的时候红表棒端触脚为C极，黑表棒为E极。暗电流测试：按图（4）接线，工作电源用12V稳压电源，调整负载电阻RL阻值，使光敏器件模板被遮光罩盖住时微安表显示有电流，这即是光敏三极管的暗电流，或是测得负载电阻RL上的压降V暗，暗电流LCEO=V暗/RL。（如是硅光敏三极管，则暗电流可能要小于10-9A，一般不易测出。）伏安特性测试：按图4接线，用白光可调光源，光敏三极管在给定的光照强度与工作电压下，将所测得的工作电压V与工作电流记录，工作电压可从4V~10V变换，并作出一组V/I曲线。PV2V4V6V8V10VI实验数据分析：将采集到的549lux下工作电压与工作电流的数值使用matlab做直线拟合程序如下：% 初始数据x=[2,4,6,8,10];y=[12,24,36,48,60];% 拟合直线y=p(1)*x+p(2)p=polyfit(x,y,1);% 显示拟合前后直线，其中方框为拟合前数据，直线为拟合后的直线yy=polyval(p,x);plot(x,y,s,x,yy)%拟合的直线方程poly2sym(p,x)拟合结果如下：由上图可以看出在一定光照下光敏三极管的工作电压与工作电流成正比。光电特性测试：（用白光光源，光源可调）图5 光敏三极管的光电特性曲线在外加工作电压恒定的情况下，照射光通量与光电流的关系见图5，用不同的光照度照射光敏三极管，记录光电流的变化。VPI使用matlab绘制出，不同的光照度照射光敏三极管，光电流的变化数值的散点图程序：x=[64,68,