光敏電阻的光敏特性研究與應用

PAGE得分教師簽名批改日期課程編號課程編號03題目類型基礎設計性深圳大學實驗報告課程名稱：大學物理實驗（三）實驗名稱：光敏電阻光敏特性的研學院：組號指導教師：報告人：學號：實驗地點實驗時間：實驗報告提交時間：一、實驗設計方案1.1、實驗目的1、了解光敏電阻的基本特性，測出它的光照特性曲線。2、學習使用電腦實測。3、學習使用DataStudio軟件。4、學習了解設計性實驗的基本方法。1.2、實驗原理圖1光敏結構圖圖2某光敏電阻的光照特性圖3某光敏電阻的的阻值與光強關系光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，（如圖1）；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器對光的敏感性與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，通用白熾燈泡光線或自然光線作控制光源，但本實驗采用激光做光源，通過兩偏振片控制光照強度并由角速度傳感器測出。1.2.1光敏電阻的光照特性光電流隨照度的變化而改變的規(guī)律稱為光照特性。不同類型的光敏電阻的光照特性不同，大多數(shù)光敏電阻的光照特性是非線性的。某種光敏電阻的光照特性如圖1所示。利用光敏電阻的光照特性可以測出一些材料的光吸收系數(shù)。1.2.2光敏電阻特性圖3為某光敏電阻的的阻值與光強關系，利用光敏電阻的光敏特性，可以分別模擬設計一個簡單的光控自動報警實驗與一個光控自動照明實驗。光敏電阻的電阻與光強間關系曲線的線性關系,不可以用在線性的光感測量中.1.3.2選用儀器列表儀器名稱型號主要參數(shù)用途750接口CI7650阻抗最大的有效輸入電壓范圍±10V數(shù)據(jù)采集處理計算機和DataStudioCI6874——數(shù)據(jù)采集平臺、數(shù)據(jù)處理電壓傳感器CI6503電壓范圍：±10VAC/DC數(shù)據(jù)采集光敏電阻CdS————取樣電阻——1000Ω。作取樣電阻激光器、偏振片提供光源轉動傳感器、電源導線等二、實驗內(nèi)容及具體步驟：2.1、測繪光敏電阻的光照特性曲線。（1）按右圖連接好電路，電壓傳感器連接到750接口。（2）光敏電阻的光源由一激光提供。并經(jīng)過兩偏振片調(diào)整光強后照射在光敏電阻上。其中一偏振片與角速度傳感器相連到750接口。試驗中保持光強從最弱到最強間變化。（3）打開DataStudio軟件，創(chuàng)建一個新實驗。（4）在DataStudio軟件的窗口中設置750接口的傳感器連接，并設置采樣率。（5）在DataStudio軟件的窗口打開一個圖表。（5）接通光敏電阻所在電路電源；（6）打開激光器，調(diào)整兩偏振片，然后調(diào)整帶有角速度傳感器的偏振片使照到光敏電阻處的光強最??；（7）在DataStudio軟件窗口中啟動數(shù)據(jù)采集，并轉動帶有角速度傳感器的偏振片使光敏電阻處的光強從最小到最強間變化。（8）停止數(shù)據(jù)采集。斷開光敏電阻電源，關了激光器。（9）在DataStudio中作一個計算：①y軸(光電流)：……（（其中10表示直流電源電壓10V，其中為電壓、通道A的值其中1000表示直流電源電壓1000Ω）②x軸（相對光照強度）：……（其中θ為偏振片從零相位開始轉過的角度）三、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理3.1、測繪光敏電阻的阻值隨相對光強的變化曲線。、數(shù)據(jù)記錄(原始數(shù)據(jù))圖4注：上圖中電壓、通道A（記為）是采樣電阻（R=1000Ω)的電壓；角位置通道1和2（度），為偏振片又零相位開始轉過的角度（記為θ）。、對以上數(shù)據(jù)作以下計算：①光敏電阻兩端的電壓：……（其中10表示直流電源電壓10V，其中為電壓、通道A的值）②光電流：……（其中1000表示直流電源電壓1000Ω）③光敏電阻的阻值：④相對光照強度：……（其中θ為偏振片又零相位開始轉過的角度）（3）在DataStudio中做以上計算，并得以下曲線：圖5圖6注：上圖1為光敏電阻加上取樣電阻的光強特性曲線。（4）由：①光敏電阻兩端的電壓：③光敏電阻的阻值：④相對光照強度：得光敏電阻的光照特性，上圖6（5）由：③光敏電阻的阻值：④相對光照強度：圖7光敏電阻的阻值與相對光強曲線由光敏電阻的電阻特性，知道其比較適合做光控開關，因為達到某一光強后電阻迅速變化?？梢杂脕矸謩e模擬設計一個簡單的光控自動報警實驗與一個光控自動照明實驗。數(shù)據(jù)分析：光敏電阻光電流與光照強度關系圖(見圖6)以及光敏電阻阻值與光照強度關系圖(見圖7).從圖7中可以看出,光敏電阻的阻值隨著光照強度的增加而減小.但不是線性關系,即光敏電阻的阻值與光強不成反比關系,所以光敏電阻不可以用在線性的光感測量中.誤差分析：受背景光影響。溫度變化對光敏電阻的影響。四、實驗結果陳述與總結4.1結果陳述（1）通過實驗得到光敏電阻的光照特性曲線，為非線性曲線。（2）通過實驗得到光敏電阻的電阻與光強間關系曲線，不是線性關系,即光敏電阻的阻值與光強不成反比關系,因此光敏電阻不可以用在線性的光感測量中.可用于做光控開光等。（3）通過次實驗，基本學會了使用計算機及DataStudio軟件進行實驗。并初步了解了設計性實驗的基本方法。4.2實驗總結.①本實驗測得光敏電阻的光強特性，得到所用光敏電阻的光強特性為非線性，比較接近乘冪擬合。光敏電阻的電阻與光強間關系曲線的線性關系,不可以用在線