光電實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、長(zhǎng)春理工大學(xué)姓名：趙儒桐學(xué)號(hào)： S15040481指導(dǎo)教師：王彩霞專業(yè)：信息與通信工程學(xué)院：電子信息工程2016年 5月 20號(hào)實(shí)驗(yàn)一：光電基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)光源，光源分光原理，光的不同波長(zhǎng)等基本概念有具體認(rèn)識(shí)。2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)我們分別用了普通光源和激光光源兩種。普通光源光譜為連續(xù)光譜，激光光源是半導(dǎo)體激光器。在實(shí)驗(yàn)中我們利用分光三棱鏡可以得到紅橙黃綠青藍(lán)紫等多種波長(zhǎng)的光輻射。激光光源發(fā)射出來(lái)的是波長(zhǎng)為630 納米的紅色光。3、實(shí)驗(yàn)分析為了找到光譜需要調(diào)節(jié)棱鏡，不同的面對(duì)準(zhǔn)光源找出光譜，棱鏡的不同面對(duì)準(zhǔn)光源產(chǎn)生的光譜清晰度不同，想要清晰的光譜就需要通過(guò)調(diào)節(jié)棱鏡獲得。實(shí)驗(yàn)

2、二：光敏電阻實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饷綦娮璧墓庹仗匦?，光譜特性和伏安特性等基本特性。2、實(shí)驗(yàn)原理在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵和狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)。光照越強(qiáng)，器件自身的電阻越小。光敏電阻無(wú)極性，其工作特性與入射光光強(qiáng)，波長(zhǎng)和外加電壓有關(guān)。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果光敏電阻的工作電壓（Vcc）為+5V時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們看出來(lái)改變光照度的值，光源的電流值是發(fā)生變化的。光照度增加電流值也是增加的。測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2-1 ：光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)光照度（ Lx）20406080100120140160180電流mA0.370.520

3、.680.780.881.001.071.181.24表 2-1 光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線：2.1 光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線光敏電阻伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)型號(hào)：G5528電壓（ U）00.511.522.533.544.5550電流（ mA）00.05 0.11 0.17 0.24 0.290.35 0.42 0.48 0.54 0.6照度（ Lx）100電流（ mA）00.09 0.19 0.28 0.38 0.480.58 0.67 0.77 0.87 0.95150電流（ mA）00.12 0.24 0.37 0.49 0.620.74 0.87 0.98 1.1

4、2 1.19表 2-2 光敏電阻伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們看出光敏電阻的光電流值隨外加電壓的增大而增在光照強(qiáng)度增大的情況下流過(guò)光敏電阻的電流值也是增大的，得2-2。圖 2.2 光敏電阻伏安特性曲線由光敏電阻的光譜特性可知光敏電阻對(duì)不同波長(zhǎng)的光，接收的光測(cè)量對(duì)應(yīng)各種顏色的光透過(guò)狹縫時(shí)的電流值，得波長(zhǎng)（nm）光敏電阻型號(hào)GL 5528電流（ A）630-76030.1590-63034.9550-59040.7500-56046.2470-50048.8430-47042.6380-43031.2表 2-3 光敏電阻光譜特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5圖 2.3 光敏電阻光譜特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析通過(guò) 本 實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)

5、 象 可以 看 出光 敏電 阻的 暗電阻 越大 ， 而 亮電 阻 越小則 性能 越 也 就 是 說(shuō) ， 暗 電 流 越小 ，光 電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。光敏電阻的光照特性是描述光電流和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系，不同2.1 可以看出，該光敏電阻光照特性在一定照度下，流過(guò)光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)2.2 可見(jiàn)，在一定的電壓范圍內(nèi)，1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饷舳O管工作原理及光生伏特效應(yīng)。當(dāng)入射光在本征半導(dǎo)體的P-N結(jié)及其附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì)時(shí)，光生載流子受電場(chǎng)作用，電子和空穴分別漂移到N 區(qū)和 P區(qū)， 從而兩端形成電動(dòng)勢(shì)，這一現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。如果將光敏二極管在外電路中把P-N短接

6、，那么會(huì)產(chǎn)生反向短路電流，光照時(shí)反向電流會(huì)增加，并且光電流和照度成線性關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如下表光敏二極管光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Lx)510152030405060707580I( A)0.020.080.120.160.240.320.400.490.570.610.65表 3-1 光敏二極管光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)得到的特性曲線如下：3.1 光敏二極管光照特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們知道在工作電壓為5V的情況下，我們得到光敏二極管的光照度增加時(shí)電流值也是增加的。光敏二極管的光照特性呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。所以在一般的光學(xué)元器件檢測(cè)中，可以利用其良好的線性關(guān)系而選擇使用光敏二極管。實(shí)驗(yàn)

7、五：光電池實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆姵氐墓庹仗匦裕煜て鋺?yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理光電池的制造是根據(jù)光生伏特效應(yīng)的原理，不需要加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)化成電能的P-N結(jié)光電器件，即：當(dāng)光照射到光電池的P-N結(jié)上，在P-N結(jié)兩端就產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果在本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變照度，測(cè)出不同照度下的開(kāi)路電壓和短路電流的數(shù)據(jù)如表5-1：Lx)05101520 253035404550555758595100 A)00.13 0.280.440.60.770.911.051.211.351.541.61.992.262.572.813.08mv)0104172202220240 248 260 274 275 2802

8、9030000 314 320 322表 5-1 硅光電池開(kāi)路電壓和短路電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)得到的開(kāi)路電壓特性曲線如下：圖 5.1 硅光電池開(kāi)路電壓特性曲線圖 5.2 硅光電池短路電流特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析由圖 5.1 可以看出，開(kāi)路電壓與光照度之間為對(duì)數(shù)關(guān)系，因而具有飽和性。因此，把硅光電池作為敏感元件時(shí)，應(yīng)該把它當(dāng)作電流源的形式使用，即利用短路電流與光照度成線性的特點(diǎn)，這是硅光電池實(shí)驗(yàn)六：光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)（透射式）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私?透射式光電開(kāi)關(guān)組成原理及應(yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用光開(kāi)關(guān)，光開(kāi)關(guān)由兩部分組成：光發(fā)射管和接收管。 當(dāng)光發(fā)射管和接收管之間沒(méi)有任何阻擋時(shí)，接收管有光電流產(chǎn)生，如果在

9、光路中出現(xiàn)物體阻擋那么接收管就不會(huì)有光電流產(chǎn)生。3、實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確后，打開(kāi)電源，將手放在發(fā)射管和接收管之間上下移動(dòng)，就可以看到電路中的指示燈有亮滅變化。將主機(jī)的大面板上的光電轉(zhuǎn)速模塊輸出與示波器連接后，調(diào)節(jié)電壓源旋鈕我們可以看到當(dāng)電壓變大時(shí)，示波器上顯示的波形變短，頻率變大。實(shí)驗(yàn)七：紅外線反射式光電開(kāi)關(guān)（光耦）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧t外線光電接近開(kāi)關(guān)的組成及基本原理。2、實(shí)驗(yàn)原理紅外線光電接近開(kāi)關(guān)中有一個(gè)紅外發(fā)射二極管和光敏三極管組成。當(dāng)物體接近時(shí)，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射到接收管上，被11接收管接收產(chǎn)生光電流，經(jīng)采樣放大和控制電路，可作為自動(dòng)開(kāi)關(guān)。3、實(shí)驗(yàn)分

10、析按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確后， 打開(kāi)電源，將手接近光耦探頭，發(fā)現(xiàn)指示燈亮；手離開(kāi)光耦探頭，指示燈熄滅。實(shí)驗(yàn)八：熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄後岆娂t外傳感器基本原理和實(shí)際應(yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理熱釋電效應(yīng)是指極化強(qiáng)度隨溫度改變而表現(xiàn)出的電荷釋放現(xiàn)象，宏觀上是溫度的改變是在材料的兩端出現(xiàn)電壓或產(chǎn)生電流。熱釋電傳感器只能探測(cè)交流的斬波式輻射（紅外光輻射要有變化量）。當(dāng)入射輻射為恒定輻射時(shí)，熱釋電傳感器不響應(yīng)，只能脈沖輻射工作。3、實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確后，打開(kāi)電源，手在紅外熱釋電探頭斷面晃動(dòng)時(shí)，指示燈亮。實(shí)驗(yàn)九：光源及光調(diào)制解調(diào)

11、實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤庹{(diào)制解調(diào)的原理。光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強(qiáng)度和偏振等參量和良好的相干性。如果能夠應(yīng)用某種物理方法改變光波的這些參量之一，使其按照調(diào)制信號(hào)（如數(shù)字信號(hào)）的規(guī)律變化，那么該光束就受到了調(diào)制，達(dá)到“運(yùn)載”信息的目的。實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制的原理有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制。從方法來(lái)說(shuō)，即有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。本實(shí)驗(yàn)用的是脈沖電光調(diào)制。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確后，打開(kāi)電源，將發(fā)射和接收探頭對(duì)準(zhǔn)后我們進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)板上的輸入指示燈和輸出脈沖指示一起發(fā)亮。實(shí)驗(yàn)十：激光定位實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私?/p>

12、PSD光電位置敏感器件的原理及在激光定位中的應(yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理PSD為一具有PIN三層結(jié)構(gòu)的平板半導(dǎo)體硅片。表面層為感光面，在其兩邊各有一信號(hào)輸入電極，當(dāng)入射光恒定時(shí)，產(chǎn)生光電流恒定，則入射點(diǎn)與PSD中間零位點(diǎn)距離成線性關(guān)系，根據(jù)這一特性，就可以從輸出電壓值知道激光點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)激光定位。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果激光光點(diǎn)打在PSD的其中一點(diǎn)上，反向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭使光點(diǎn)像PSD另一端位移，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm 記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，重復(fù)三次，得到數(shù)據(jù)如表10-1：mm)00.20.40.60.811.21.41.61.821（ V）-1.24 -0.96 -0.77 -0.54-0.38 00.350.550.851.061.191（ V）-1.25 -0.93 -0.75 -0.59-0.34 00.380.560.840.941.221（ V）-1.28 -0.96 -0.80 -0.60-0.44 00.390.550.861.021.23(V)-1.26 -0.96 -0.77 -0.58-0.38 00.370.550.851.011.21表 10-1 激光點(diǎn)位移值與輸出電壓值得到激光點(diǎn)位移與輸出電壓關(guān)系曲線如圖10.1:圖 10.1 激光點(diǎn)位移與輸出電壓關(guān)系曲線4、實(shí)驗(yàn)分析在進(jìn)