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光电二三极管综合实验仪实验指导书-1-目录第一章光电二三极管综合实验仪说明...............................................-3-一、内容简介.............................................................................................-3-二、实验仪说明.........................................................................................-3-1、电子电路部分结构分布..................................................................-3-2、光通路组件.....................................................................................-5-第二章实验指南................................................................................-6-一、实验目的.............................................................................................-6-二、实验内容.............................................................................................-6-三、实验仪器.............................................................................................-6-四、实验原理.............................................................................................-7-1、概述.................................................................................................-7-2、光电二三极管的工作原理..............................................................-8-3、光电二三极管的基本特性............................................................-10-五、注意事项...........................................................................................-13-六、实验步骤...........................................................................................-14-1、光电二极管暗电流测试................................................................-14-2、光电二极管光电流测试................................................................-15-3、光电二极管光照特性....................................................................-16-4、光电二极管伏安特性....................................................................-17-5.光电二极管时间响应特性测试..................................................-19-6、光电二极管光谱特性测试............................................................-20-7、光电三极管光电流测试实验........................................................-22-8、光电三极管光照特性测试............................................................-23-9、光电三极管伏安特性....................................................................-24-10.光电三极管时间响应特性测试................................................-25-11、光电三极管光谱特性测试..........................................................-26-设计实验1：简易光功率计设计实验...............................................-29-光电二三极管综合实验仪实验指导书-2-七、思考题..............................................................................................-30-光电二三极管综合实验仪实验指导书-3-第一章光电二三极管综合实验仪说明一、内容简介光电二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。GCGMDA-B型光光电二三极管综合实验仪主要研究光敏二极管和光敏三极管的基本特性，如光电流、暗电流、光照特性、光谱特性、伏安特性、及频率特性等等，以及这两种光敏器件的应用差别。本实验仪电路PCB板与光通路组件各占一部分置于箱体内，这样不仅可以让学生对整个实验系统的光通路一目了然，增强学生对系统的理解，而且外观美观大方，携带存放方便。在电路PCB板部分，模块化设计，包括光源驱动单元、脉冲驱动单元、信号测试单元、光源指示单元、电阻选择单元等等。配备有0～12V可调的直流电压源，可为光敏二、三极管提供偏置电压。本实验箱还配电压表、电流表和独立照度计，各表头显示单元和各种调节单元都放在面板上，学生做实验时只需要简单连线即可实现相应的功能。连线、调节、观察和记录都很方便。实验箱还配备100欧～20M欧不同阻值的电阻，可供学生配合其它元件自己动手搭建实验之用，提高学生动手动脑能力。二、实验仪说明1、电子电路部分结构分布电子电路部分功能说明（1）电压表：独立电压表，可切换三档，200mV，2V，20V，通过拨段开关进行调节，白色所指示的位置即为所对应的档位。“+”“-”分别对应电压表的“正”“负”输入极。光电二三极管综合实验仪实验指导书-4-（2）电流表：独立电流表，可切换四档，200uA，2mA，20mA，200mA通过拨段开关进行调节，白色所指示的位置即为所对应的档位。“+”“-”分别对应电压表的“正”“负”输入极。（3）固定电阻值：RL1=100Ω，RL2=200Ω，RL3=510Ω，RL4=1KΩ，RL5=2KΩ，RL6=5.1KΩ,RL7=10KΩ，RL8=20KΩ，RL9=51KΩ,RL10=100KΩ，RL11=200KΩ，R12=510KΩ,RL13=1MΩ，RL14=10MΩ，RL15=20MΩ,（４）直流电源：0～12V可调，“0～12V”为直流电源的正极，另一端为负极。（５）信号测试单元：TP1：与T1直接相连TP2：与T2直接相连TP：光脉冲调制信号测试端注：信号测试单元的GND与直流电源0～12V不共地。光电二三极管综合实验仪实验指导书-5-2、光通路组件面光源分光镜余弦校正器光电探测器照度计探头光电流输出端光调制控制输入端照度计存放区连接线缆存放区滤色片①此处可拆卸光器件输出端待测光器件图1光电二三极管光通路组件功能说明：分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给等测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出等测器件所接收的光照度。光器件输出端：红色——光电二三极管“P”极或“E”极黑色——光电二三极管“N”极或“C”极光电二三极管综合实验仪实验指导书-6-第二章实验指南一、实验目的1、学习掌握光敏二、三极管的工作原理2、学习掌握光敏二、三极管的基本特性3、了解光敏二、三极管应用差异4、掌握光敏二、三极管特性测试的方法5、了解光电二极管及光电三极管的基本应用二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验设计实验1：简易光功率计设计实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪1个2、光通路组件1套3、光照度计1个4、电源线1根5、2#迭插头对（红色，50cm）10根6、2#迭插头对（黑色，50cm）10根光电二三极管综合实验仪实验指导书-7-7、三相电源线1根8、实验指导书1本四、实验原理1、概述随着光电子技术的发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率响应等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和光敏三极管。光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构上来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等各种不同种类的。不同种类的光敏二极管，具有不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。光敏三极管与光敏二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。光电二三极管综合实验仪实验指导书-8-2、光电二三极管的工作原理光生伏特效应：光生伏特效应是一种内光电效应。光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀