光敏电阻特性测试实验

实验系列二、光敏电阻特性测试实验

光通路组件

图1-2 光敏电阻实验仪光通路组件

光调制控制输入端面光源连接线缆存放区照度计探头分光镜光电流输出端余弦校正器滤色片光电探测器①此处可拆卸待测光器件光器件输出端照度计存放区功能说明：

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。

1、实验之前，J4通过彩排线缆与光通路组件的光源接口相连，连接之后电路部分方可对光源对行控制。光照度计与照度计探头相连（颜色要相对应）

2、BM2拨向上时，光源发光为脉冲光，脉冲宽度由“脉冲宽度调节电位器”进行调节（用于做光敏电阻时间响应特性实验）。

3、BM2拨向下时，光源发光为静态光（除做时间响应特性实验外，其它都使用静态光源）。 光源 指示 波长(nm) 红（S2） D2 625~630 橙（S3） D3 600~605 黄（S4） D4 585~590 绿（S5） D5 515~520 蓝（S6） D6 460~465 紫（S7） D7 400~405 一、实验目的

1、学习掌握光敏电阻工作原理 2、学习掌握光敏电阻的基本特性 3、掌握光敏电阻特性测试的方法 4、了解光敏电阻的基本应用 二、实验内容

1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验 3、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 8、精密的暗激发开关电路设计实验 三、实验仪器

1、光敏电阻综合实验仪 1个 5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 2、光通路组件 1套 6、三相电源线 1根 3、光照度计 1台 7、实验指导书 1本 4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 8、20M 示波器 1台

四、实验原理

1. 光敏电阻的结构与工作原理

它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性。无光照时，光敏电阻值很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中电流迅速增大。 2. 光敏电阻的主要参数

光敏电阻的主要参数有：

(1)光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 (2)光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3)亮电流与暗电流之差称为光电流。 3. 光敏电阻的基本特性

(1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图2-2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线。 （2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图2-3为硫化镉光敏电阻的光照特性。

(3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图2-4 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。

403010001 x0.400.350.300.250.200.150.100.0500.20.40.60.81.01.21.4500 mW1001 xI / mAI / mA2010101 x0100U / V200? / lm图2-3 光敏电阻的光照特性 图 2-2 硫化镉光敏电阻的伏安特性

100

80

60

40

20

01.53 ? / A

图2-4 光敏电阻的光

五、实验步骤

1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 （1）将光敏电阻完全置入黑暗环境中（将光敏电阻装入光通路组件,不通电即为完全黑暗）,使用万用表测试光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。 (注：由于光敏电阻个性差异，某些暗电阻可能大于200M欧，属于正常。)

（2）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

Sr / (%)（3）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

（4）将直流电源正负极与电压表头对应相连，打开电源，将直流电流调到12V，关闭电源，拆除导线。

(5) 按照如下电路连接电路图，RL取RL=RL6=1M。

（6）打开电源，记录电压表的读数，使用欧姆定理I=U/R得出支路中的电流值I暗

VRL实验测得R暗=12.3M U=6V 所以I暗=U/R=6uA

2、光敏电阻的亮电阻、亮电流、光电阻、光电流测试实验

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

（3）打开电源，缓慢调节光照度调节电位器，直到光照为300lx（约为环境光照），使用万用表测试光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的亮电阻R亮。

（4）将直流电源两极与电压表两端相连，调节直流电源到12V，关闭电源； (5) 按照如下电路连接电路图，RL取RL4=10K欧。

（6）打开电源，记录此时电流表的读数，即为光敏电阻在300lx的亮电流I亮；

图2-7 光敏电阻测量电路

（7）亮电阻与暗电阻之差即为光电阻，R光=R暗-R亮，光电阻越大，灵敏度越高。 （8）亮电流与暗电流之差即为光电流，I光=I亮-I暗，光电流越大，灵敏度越高。 （9）实验完成，关闭电源，拆除各导线。

实验测得 R亮=8.6k R光=R暗-R亮=6600-8.6=6591.4k I亮=640uA I光=I亮-I暗=640-6=634uA 3. 光敏电阻伏安特性测试

光敏电阻伏安特性即为光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

(3) 按照图2-7连接电路图，RL取RL3=1K，直流电源电位器调至最小

（4）打开电源，将光照度设置为200lx不变，调节电源电压，分别测得电压表显示为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流填入下表。 （5）按照上述步骤（4），改变光源的光照度为400lx，分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流填入下表 偏压（V） 光电流I 光电流II

1500 1000 500 0 0 1 2 3 4 5 6 光电流I 光电流II 2V 190 250 4V 383 500 6V 570 760 8V 758 1010 10V 948 1270 （6）根据表中所测得的数据，在同一坐标轴中做出V-I曲线，并进行分析比较。 （7）实验完成，关闭电源，拆除各导线。 4.光敏电阻的光电特性测试实验

在一定的电压作用下，光敏电阻的光电流与照射光照度的关系为光电特性。

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”，将拨位开关S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。

(3) 按照图2-7连接电路图，RL取RL2=100欧。

（4）打开电源，将电压设置为8V不变，调节光照度电位器，依次测试出光照度在50lx、100lx、200lx、300lx、400lx、500lx、600lx、700lx、800lx、900lx并测得光电流填入下表 光照度（Lx 电压U 光电流I 100 8 570 200 8 758 10.5 300 8 887 9 400 8 1010 7.9 500 8 1088 7.3 600 8 1154 6.9 700 8 1221 6.5 800 8 1250 6.4 光电阻（U/I） 14 光电阻（U/I） 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 200 400 600 800 1000 光电阻（U/I） （5）根据所测试得到数据，描出光敏电阻的光电特性曲线。 （6）实验完成，关闭电源，拆除各导线。 5、光敏电阻的光谱特性测试实验

用不同的材料制成的光敏电阻有着不同的光谱特性，当不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上，光敏电阻就有不同的灵敏度。

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 （2）“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，S2，S4，S3，S5，S6，S7均拨下。

（3）打开电源，缓慢调节光照度调节电位器到最大，依次将S2，S3，S4，S5，S6，S7拨上后拨下，记下在上述开关拨上后照度计最小值E作为参考。 （注意：请不要同时将两个拨位开关拨上）

（4）S2拨上，缓慢调节电位器直到照度计显示为E，使用万用表测试光敏电阻的输出端，将测试所得的数据填入下表，再将S2拨下；

（5）按照步骤（4）,分别测试出橙光，黄光，绿光，蓝光，紫光在光照度E下时光敏电阻的阻值，填入下表。

（6）根据所测试得到的数据，做出光敏电阻的光谱特性曲线： 波长（nm） 光电阻 红 （630） 10.1 橙（605） 10.6 黄(585) 10 绿 （520） 10.1 蓝 （460） 10 紫 （400） 10 光电阻 1 0 0 100 200 300 400 500 600 700 光电阻 （7）实验完成，关闭电源，拆除各导线。