光電二三極管特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告

2光敏二極管特性測(cè)試試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)光電器件的光電特性、伏安特性的測(cè)試方法；二、試驗(yàn)內(nèi)容1、光電二極管暗電流測(cè)試試驗(yàn)2、光電二極管光電流測(cè)試試驗(yàn)3、光電二極管伏安特性測(cè)試試驗(yàn)4、光電二極管光電特性測(cè)試試驗(yàn)5、光電二極管時(shí)間特性測(cè)試試驗(yàn)6、光電二極管光譜特性測(cè)試試驗(yàn)7、光電三極管光電流測(cè)試試驗(yàn)8、光電三極管伏安特性測(cè)試試驗(yàn)9、光電三極管光電特性測(cè)試試驗(yàn)、光電三極管時(shí)間特性測(cè)試試驗(yàn)、光電三極管光譜特性測(cè)試試驗(yàn)三、試驗(yàn)儀器1、光電二三極管綜合試驗(yàn)儀12、光通路組件13、光照度計(jì)14、電源線(xiàn)15、2#迭插頭對(duì)〔紅色，50cm〕106、2#迭插頭對(duì)〔黑色，50cm〕107、三相電源線(xiàn)18、試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)11、概述隨著光電子技術(shù)的發(fā)進(jìn)展,光電檢測(cè)在靈敏度、光譜響應(yīng)范圍及頻率我等技術(shù)電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管〔APD〕等。光敏晶體管通常指光電二極管和光電三極管，通常又稱(chēng)光敏二極管和三敏三極管。光敏二極管的種類(lèi)很多，就材料來(lái)分，有鍺、硅制作的光敏二極管，也有III－PNPINPN了解其類(lèi)型及性能是格外重要的。光敏二極管和光電池一樣，其根本構(gòu)造也是一個(gè)PN結(jié)。與光電池相比，它的突砷化鉛光敏二極管等很多種，由于硅材料的暗電流溫度系數(shù)較小，工藝較成熟，因此在試驗(yàn)際中使用最為廣泛。光敏三極管與光敏二極管的工作原理根本一樣，工作原理都是基于內(nèi)光電效應(yīng)，和光敏電阻的差異僅在于光線(xiàn)照耀在半導(dǎo)體PNPN2、光電二三極管的工作原理PN二極管和光電三極管即為光電伏特器件。NPNIccEeU0RLVINPNIccEeU0RLVIΦ+-EμAb)圖2光敏二極管構(gòu)造示意圖和圖形符號(hào)b)根本電路

圖3光敏三極管a)構(gòu)造示意圖b)根本電路PNNPNhPNPN二極管就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。3〔a〕所示。當(dāng)光敏三極管按圖3〔b〕所示的電路連接時(shí)，它的集電結(jié)反向偏置，放射結(jié)正電流放大作用相像，它使集電極電流是原始光電流的(l+β流將隨入射光照度的轉(zhuǎn)變而更加明顯地變化。GeSiNPNPNP4光BE光BESiO2PNEJN＋ECECIΨ βIΨR BL(1+β)iV E-(a)光敏三級(jí)管構(gòu)造 (b)使用電路圖4 光敏三極管構(gòu)造及等效電路

(c)等效電路光敏三極管可以等效一個(gè)光電二極管與另一個(gè)一般晶體管基極和集電極并聯(lián)：集電極-基極產(chǎn)生的電流，輸入到三極管的基極再放大。不同之處是，集電極電流〔光電流〕由集電結(jié)上產(chǎn)生的iφ三極管只引出E、C兩個(gè)電極，體積小，光電特性是非線(xiàn)性的，廣泛應(yīng)用于光電自動(dòng)掌握作光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用。3、光電二三極管的根本特性暗電流值即為光電二、三極管的暗電流。光電流極管在某特定光照下的光電流。光照特性ERL系；在無(wú)偏壓工作狀態(tài)下，只有RLRL時(shí)間電流與光功率呈非線(xiàn)性關(guān)系。圖5 光電二極管的光照特性伏安特性光電二極管的伏安特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：I=I0[1－exp(qV/kT)]＋I(xiàn)LV〔正向電壓為正，反向電壓為負(fù)qk，TPN為無(wú)偏壓狀態(tài)下光照時(shí)的短路電流，它與光照時(shí)的光功率成正比。(光電二極管的伏安特性如以下圖所示)0003 000Ee=202A) 10000lx2AcmcI5000lx1 2023lx1000lx-4 -8

V(V)

-126光電二三極管的伏安特性曲線(xiàn)響應(yīng)時(shí)間特性頻響比光敏二極管差得多，鍺光敏三極管的頻響比硅管小一個(gè)數(shù)量級(jí)。5τ90%峰值處所需的時(shí)間稱(chēng)為探測(cè)器的上90%10%所需的時(shí)間稱(chēng)為下降時(shí)間。如下圖(a)10.90.1t t t(b)7上升時(shí)間和下降時(shí)間〔a〕入射光脈沖方波〔b〕響應(yīng)時(shí)間光譜特性示，試驗(yàn)中光電二三極秘的響應(yīng)范圍為400~1100nm，峰值波長(zhǎng)為800~900nm，由因此，試驗(yàn)所測(cè)出的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)呈上升趨勢(shì)。五、留意事項(xiàng)1、當(dāng)電壓表和電流表顯示為“1＿”是說(shuō)明超過(guò)量程，應(yīng)更換為適宜量程；2、連線(xiàn)之前保證電源關(guān)閉。6測(cè)試的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。4、光電二極管偏壓不要接反。六、試驗(yàn)步驟管構(gòu)造件裝入對(duì)應(yīng)光器件插座中。1、光電二極管暗電流測(cè)試8RL20M，再8I V/RL暗8組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM2“光照度調(diào)整”調(diào)到最小，連接好光照度計(jì)，直流電源調(diào)至最小，翻開(kāi)照15V，關(guān)閉電源。〔7壓不變〕按圖8所示的電路連接電路圖，負(fù)載RL選擇RL15=20M。翻開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，等電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后測(cè)得負(fù)載電阻RLV15V30程中電壓表需一段時(shí)間后才可穩(wěn)定)試驗(yàn)完畢，直流電源調(diào)至最小,關(guān)閉電源，撤除全部連線(xiàn)。2、光電二極管光電流測(cè)試試驗(yàn)裝置原理圖如圖9所示。9組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM2S19連接電路圖，RLRL4=1K約為環(huán)境光照6V，請(qǐng)出此時(shí)電流表的讀數(shù)，即為6V，300lx連線(xiàn)。3、光電二極管光照特性8試驗(yàn)裝置原理框圖如圖9所示。組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM2S19RLRL4=1K將“光照度調(diào)整”旋鈕逆時(shí)針調(diào)整至最小值位置。翻開(kāi)電源，調(diào)整直流電為“1＿”時(shí)說(shuō)明超出量程，應(yīng)改為適宜的量程再測(cè)試?！拨藺〕

100 300 500 700 800將“光照度調(diào)整”旋鈕逆時(shí)針調(diào)整到最小值位置后關(guān)閉電源。10〔0，RLRL4=1K10光照〔Lx〕0 100 300 500 700 8009〔μA〕

翻開(kāi)電源，順時(shí)針調(diào)整該光度計(jì)顯示為“1＿”時(shí)說(shuō)明超出量程，應(yīng)改為適宜的量程再測(cè)試。依據(jù)上面兩表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)軸中作出兩條曲線(xiàn)，并進(jìn)展比較。連線(xiàn)。4、光電二極管伏安特性試驗(yàn)裝置原理框圖如圖8所示。9組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM2S19RLRL5=2K1012翻開(kāi)電源順時(shí)針調(diào)整照度調(diào)整旋鈕，使照度值為500Lx，保持光照度不變，0V、2V，4V、6V、8V、10V、12V表讀數(shù)，填入下表，關(guān)閉電源?！?0V，以免燒壞光電二極管〕〔V〕0-2〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕500Lx照度下的光電二極管伏安特性曲線(xiàn)。300Lx800Lx下的光生電流值，在同一坐標(biāo)軸作出伏安特性曲線(xiàn)。并進(jìn)展比較連線(xiàn)。5.光電二極管時(shí)間響應(yīng)特性測(cè)試組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM2S111RLRL=1KTP1TP2，TP1AA11翻開(kāi)電源，白光對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，其余的發(fā)光二極管不亮。用示波器的第一通道與接TPGN〔即為輸入的脈沖光信號(hào)用示波器的其次通道接TP2信號(hào)清楚為止，并作出試驗(yàn)記錄〔描繪出兩個(gè)通道波形。個(gè)通道信號(hào)的變化，并作出試驗(yàn)記錄〔描繪出兩個(gè)通道的波形〕并進(jìn)展分析。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，撤除導(dǎo)線(xiàn)。6、光電二極管光譜特性測(cè)試離散光譜。的單位入射功率的照耀下，光電探測(cè)器輸出的信號(hào)電壓或電流信號(hào)。即為()V()v P()或

()i

I()P()式中，P()為波長(zhǎng)為時(shí)的入射光功率；V()P()I(則為輸出用電流表示的輸出信號(hào)電流。本試驗(yàn)所承受的方法是基準(zhǔn)探測(cè)器法，在一樣光功率的輻射下，則有()UKU ff

()(f為基準(zhǔn)探測(cè)器顯示的電壓值，K為基準(zhǔn)電壓的放大倍數(shù)，f 為基準(zhǔn)探測(cè)器的響應(yīng)度。取在測(cè)試過(guò)程中,Uf取一樣值,則試驗(yàn)所測(cè)測(cè)試的響應(yīng)度大小由()Uf(的大小確定.以下圖為基準(zhǔn)探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)。1.210.80.60.40.200 200 400 600 800 1000 1200 140012基準(zhǔn)探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)組裝好光通路組件，將照度計(jì)顯示表頭與光通路組件照度計(jì)探頭輸出正負(fù)J4使用彩排數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。BM210V，關(guān)閉電源。13，RLRL10=100K13S2，S3，S4，S5，E〔留意：請(qǐng)不要同時(shí)將兩個(gè)撥位開(kāi)關(guān)撥上〕E，將電壓表測(cè)試所得的數(shù)據(jù)S2重復(fù)操作步驟〔6E1314的讀數(shù)，填入下表。紅波長(zhǎng)〔nm〕 〔605〕黃(585) 綠〔520〕藍(lán)〔460〕紫〔400〕〔630〕基準(zhǔn)響應(yīng)度 電壓〔mV〕光電流(U/R)響應(yīng)度

0.61 0.56 0.42 0.25 0.06依據(jù)所測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，做出光電二極管的光譜特性曲線(xiàn)。七．試驗(yàn)結(jié)果9〔Lx〕01003005007008000493145.257295314〔μA〕7光電二極管光照特性光電二極管光照特性350300u250200150系列1生1005000 200 400 600 800 光照度(LX)圖十條件下〔Lx〕0100300500700800〔μA〕0104060901001201008060系列14020002004006008001000光電二極管光照特性流電生光光電二極管光照特性流電生光光照度(LX)偏壓〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.931.902.232.352.452.53(2).300LX偏壓〔V〕0-2-4-6-8-10-12〔μA〕00.951.281.361.421.471.53光電二極管伏安特性光電二極管伏安特性232.5流電生光1.510.50500LX300LX-15 -10 -5 0偏壓(V)3、光電二極管光譜特性測(cè)試波長(zhǎng)〔nm〕630605585520460400基準(zhǔn)響應(yīng)度0.650.610.560.420.250.06R〔mV〕613