思考题 1.光电效应的分类是什么？ 光电效应可分为外光电效应和内光电效应。 2.光敏电阻的物理基础是什么？ 内光电效应。 * * 光敏传感器光电特性测量实验 实验简介 光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，又称光电传感器，可用于检测光强、光照、辐射温度测量、气体成分分析等直接引起光强变化的非电量；也可用于检测其他可转换为光变化的非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度、物体形状、工作状态识别等。光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，广泛应用于工业自动控制和智能机器人。光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，广泛应用于工业自动控制和智能机器人。 实验目的 1.了解光敏传感器的基本特性. 2.测量光敏电阻的伏安特性曲线和光照特性曲线。 实验原理 1.光电效应：是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电效应是光敏传感器的物理基础。光效应分为外光效应和内光效应两类。 (1)外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子称为光电子。光电器件有光电管、光电倍增管等。 2.内光电效应：当光照射在物体上时，物体的电阻率ρ变化或光生电势的现象称为内光电效应，主要发生在半导体中。内光电效应根据工作原理的不同分为光电导效应和光生伏特效。光电导电效应是指在光的作用下，一些电子吸收光子能量从原来的束缚状态到导电的自由状态，导致材料导电率的变化。基于此效应的光电器件具有光敏电阻。光伏特效是指在光的作用下，能使物体产生一定方向的电势现象。基于此效应的光电器件包括硅光电池、光敏二极管和光敏三极管。 2.光敏电阻的工作原理： 当光照射到光电导体上时，如果光电导体是一种特定的半导体材料，光辐射能量足够强（光导材料价格带的电子会刺激导带，从而增加导带的电子和价格带的空穴，增加光导体的电导率。)将产生内光 电效应，实现能级跃迁和生产 生内光电效应需要射光能量 量大于特定值，即光 敏电阻对光有选择性。 3.光敏电阻的伏安特性 在一定的入射照度下，光敏电阻的电流I与所加电压U的关系称为光敏电阻的伏安特性。 一族伏安特性曲线可以通过改变照度来获得。选择电参数是传感器应用设计的重要依据。以下是光敏电阻的伏安特性曲线。横坐标是U光敏//V,纵坐标是Iph/mA。 可见光敏电阻是一种 纯电阻，其伏安特性线性良 好的，在一定的照度下，电压越高 大光电流越大，但必须考虑 光敏电阻的最大耗散功率， 超过额定电压和最大电流 它可能导致光敏电阻的永久性 损坏。 4.光敏电阻的光照特性 光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强的关系称为光特性，有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强的关系也称为光特性，以下是某种光敏电阻的光特性。横坐标是光照度//Lux,纵坐标是Iph/mA. 可见光敏电阻的光照特性为非线性，一般不适用于线性检测元件。 实验仪器 工作面板如图所示，光敏传感器光电特性实验仪。该实验仪由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池、可调光源、电阻箱、数字电压表四种光敏传感器组成。 UCC 实验线路图 线路版面图 光源电压布局图 光敏电阻光电特性测试实验线图 UR1 V 实验内容 实验内容 (1)在一定光下(如光源电压12)V，距离100mm)在条件下，(先将电压表与照度调节连接，调节照度调节旋钮，使数字电压表显示所需值)按照示意图连接试验线，将检测用光敏电阻装入待测点，连结主机电源电压UCC：2-12V电源；R1两端的电压UR接入数字电压表。测量光敏电阻电源系统的电压UCC为 2V； 4V； 6V； 8V； 10V； 12V用电压表测量6个光电流数据R1两端的电压UR1.填表， (2)计算光敏电阻中的电流 计算光敏电阻两端的电压 计算光敏电阻的电阻值 填入表格。 (3)根据实验数据绘制光敏电阻的伏安特性曲线 1.光敏电阻伏安特性测试实验 2.光敏电阻的光特性实验 (1)根据示意图连接实验线，选择一定的电源电压(如选择电源电压)Ucc=12V不变)，测量不同光强度下光敏电阻的光电流数据。 (3)根据实验数据绘制光敏电阻的伏安特性曲线 1.光敏电阻伏安特性测试实验 2.光敏电阻的光特性实验 (1)根据示意图连接实验线，选择一定的电源电压(如选择电源电压)Ucc=12V不变)，测量不同光强下光敏电阻的光电流数据。光强与光电压、距离的关系参照实验参考表。(查表：当d=100mm光源电压为 4V； 6V； 8V； 10V； 12V ； 14V ； 16V ； 18V填写实验数据表中的光强度值)。用电压表单独测量R1两端的电压UR1填入表格， (2)计算光敏电阻中的电流， 计算光敏电阻两端的电压 计