光敏電阻特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、了解光敏電阻的工作原理和使用方法;
2、掌握光強(qiáng)與光敏電阻電流值關(guān)系測(cè)試方法;
3、掌握光敏電阻的光電特性及其測(cè)試方法;
4、掌握光敏電阻的伏安特性及其測(cè)試方法;
5、掌握光敏電阻的光譜響應(yīng)特性及其測(cè)試方法;
6、掌握光敏電阻的時(shí)間響應(yīng)特性及其測(cè)試方法。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、光強(qiáng)與光敏電阻電流值關(guān)系測(cè)試;
2、光敏電阻的光電特性的測(cè)試;
3、光敏電阻的伏安特性的測(cè)試;
4、光敏電阻的光譜響應(yīng)特性的測(cè)試;
5、光敏電阻的時(shí)間響應(yīng)特性的測(cè)試。
三、實(shí)驗(yàn)儀器
光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀 一臺(tái)
光敏電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊
光源輸出及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊
連接導(dǎo)線 若干
四、實(shí)驗(yàn)原理
光敏電阻在黑暗的室溫條件下,由于熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子使它具有一定的電導(dǎo),該電導(dǎo)稱為暗電導(dǎo),其倒數(shù)為暗電阻,一般的暗電導(dǎo)值都很小(或暗電阻阻值都很大)。當(dāng)有光照射在光敏電阻上時(shí),它的電導(dǎo)將變大,這時(shí)的電導(dǎo)稱為光電導(dǎo)。電導(dǎo)隨光照量變化越大的光敏電阻,其靈敏度就越高,這個(gè)特性就稱為光敏電阻的光電特性,也可定義為光電流與照度的關(guān)系。
光敏電阻在弱輻射和強(qiáng)輻射作用下表現(xiàn)出不同的光電特性(線性和非線性),實(shí)際上,它的光電特性可用在“恒定電壓”下流過(guò)光敏電阻的電流,與作用到光敏電阻上的光照度E的關(guān)系曲線來(lái)描述,不同材料的光照特性是不同的,絕大多數(shù)光敏電阻光照特性是非線性的。
光敏電阻的本質(zhì)是電阻,符合歐姆定律,因此它具有與普通電阻相似的伏安特性。在一定的光照下,加到光敏電阻兩端的電壓與流過(guò)光敏電阻的亮電流之間的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。
圖1-1 光敏電阻的符號(hào)和連接
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、打開(kāi)電源之前,將“電源調(diào)節(jié)”處旋鈕逆時(shí)針調(diào)至底端;
2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線,應(yīng)該在熟悉原理后,按照電路圖連接,檢查無(wú)誤后,方可打開(kāi)電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn);
3、若照度計(jì)、電流表或電壓表顯示為“1_”時(shí)說(shuō)明超出量程,選擇合適的量程再測(cè)量;
4、嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。
六、實(shí)驗(yàn)步驟
組裝好光源、遮光筒和光敏電阻結(jié)構(gòu)件探頭,如圖1-2所示:
圖1-2 光路結(jié)構(gòu)示意圖
1、實(shí)驗(yàn)測(cè)試電路如圖1-3所示:
圖1-3 光強(qiáng)與光敏電阻電流值關(guān)系測(cè)試電路
2、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源,調(diào)節(jié)照度計(jì)“調(diào)零”旋鈕,至照度計(jì)顯示為“000.0”為止,關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源;
3、J13連接實(shí)驗(yàn)儀主板0—12V2,實(shí)驗(yàn)儀主板GND2與GND相連。12V2、GND2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上電壓表的正負(fù)插孔,J7、J8分別連接實(shí)驗(yàn)箱上的光敏電阻結(jié)構(gòu)件黃、藍(lán)插孔,同時(shí)將套筒紅、黑插孔與照度計(jì)紅、黑插孔相連;
4、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源,按下K1,K2開(kāi)關(guān),同時(shí)保證其余開(kāi)關(guān)都彈起;
5、將光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K插入主機(jī)箱體的插槽中。航空插座FLED-IN與全彩燈光源套筒相連接。打開(kāi)光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源開(kāi)關(guān)K1,將S1,S2,S3開(kāi)關(guān)向上撥,使光照強(qiáng)度為0,即照度計(jì)顯示為0,調(diào)節(jié)模塊上的W5,使TP3電壓為0;
6、將S1,S2,S3開(kāi)關(guān)向下?lián)埽瑢⒖烧{(diào)電源電壓調(diào)為5V,光源顏色選為白光,用示波器CH1和CH2分別觀察TP1和TP3的電壓。(當(dāng)J11、J12連接(0V,0V)、(5V,0V)、(0V,5V)、(5V,5V)時(shí)分別調(diào)節(jié)W2,W3,W4,W6可改變TP3點(diǎn)電壓,TP3點(diǎn)為V-I曲線分析的電壓輸出);
7、保持“電源調(diào)節(jié)”旋鈕不旋動(dòng),按“照度加”或“照度減”,測(cè)量照度為100Lx、150Lx、200Lx、250Lx、300Lx、350Lx、400Lx、450Lx、500Lx、550Lx、600Lx分別對(duì)應(yīng)的電壓值U(TP1點(diǎn)的電壓),R25=100按照I=U/R25計(jì)算電流值,RL=(U1-U)/I計(jì)算電阻值(U1為可調(diào)偏壓),且將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表1-1中:
表1-1 5V偏壓下,光強(qiáng)與光敏電阻阻值關(guān)系測(cè)量
照度(Lx) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
電壓U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
電阻RL(KΩ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8、改變電源供電偏壓,分別記錄電壓為8V、10V時(shí),不同光照度下對(duì)應(yīng)的電流值,并分別記錄于表1-2及表1-3中:
表1-2 8V偏壓下,光敏電阻光電特性測(cè)試
照度(Lx) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
電壓U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表1-3 10V偏壓下,光敏電阻光電特性測(cè)試
照度(Lx) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
電壓U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9、保持照度為100Lx不變,調(diào)節(jié)電源供電偏壓,使供電偏壓為1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V,分別記錄對(duì)應(yīng)的電流值,并記錄表1-4中:
表1-4 100Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10、按“照度加”,調(diào)節(jié)使光照為200Lx、300Lx、400Lx、500Lx、600Lx,記錄同一光照不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值,并分別記錄表1-5至表1-9中:
表1-5 200Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表1-6 300Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表1-7 400Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表1-8 500Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表1-9 600Lx照度,光敏電阻伏安特性測(cè)試
偏壓U1(V) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
電流I(mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1-U(V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11、使可調(diào)電源偏壓調(diào)為5V分別測(cè)量不同顏色光在100Lx光照強(qiáng)度下,光敏電阻的電流值,將各個(gè)光源100lx照度下光敏電阻的電流值記錄在表1-10中:
表1-10 光敏電阻光譜特性測(cè)試
光源指示 |
1(紅色) |
2(橙色) |
3(黃色) |
4(綠色) |
5(青色) |
6(藍(lán)色) |
電流(mA) |
|
|
|
|
|
|
12、將S1,S2,S3開(kāi)關(guān)向上撥,將可調(diào)電源電壓調(diào)為5V。將光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K的J16與光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K的J17,J18,J19插座相連接。觀察光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K的J16點(diǎn)波形和光敏電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)KTP1點(diǎn)波形,分析光敏電阻的時(shí)間響應(yīng)特性;
13、將“電源調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置,關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源。