最新光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)..幻燈片.ppt

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1、光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)..實(shí)驗(yàn)一光電二極管、光電三極管光照特性的測試－、目的要求掌握光電二極管的工作原理和使用方法。進(jìn)一步了解光電二極管的光照特性和伏安特性，為設(shè)計(jì)光電系統(tǒng)前置放大器打下基礎(chǔ)?！娜?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測量光電二極管的光電流和照度特性曲線。測量光電二極管不同照度下的伏安特性曲線?！膱D4光電二極管光照特性測試裝置照度計(jì)直流穩(wěn)壓電源μA光電探測器調(diào)壓變壓器四、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置實(shí)驗(yàn)儀器：光電二極管、鎢絲燈、調(diào)壓變壓器、照度表、毫安表、直流穩(wěn)壓電源等。實(shí)驗(yàn)裝置如圖4?！膶?shí)驗(yàn)二硅光電池負(fù)載特性的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆展韫怆姵氐恼_使用方法。了解光電池零負(fù)載，以及不同負(fù)載時(shí)光電流與照度的關(guān)

2、系?！亩?、工作原理光電池具有半導(dǎo)體結(jié)型器件無源直接負(fù)載下的工作特性，工作原理如圖1所示。RL外接負(fù)載為，Ip為光電流，ID為二極管結(jié)電流。光IφRLIDIANP圖1光電池工作原理圖∧I為通過負(fù)載的外電流：其中ISC為光電流反向飽和電流。當(dāng)為溫度電壓當(dāng)量時(shí)，負(fù)載RL上的電壓V=IRL給光電池正向偏壓。當(dāng)零負(fù)載時(shí)（RL=0），（1）式外電流為短路電流：S為光電流靈敏度，短路電流ISC和照度E成正比。當(dāng)開路時(shí)，（RL=∞），（1）式外電流I=0則開路電壓為：開路電壓Voc與照度E幾乎無關(guān)；所有照度下的開路電壓Voc趨于光電池正向開啟電壓V=0.6伏，并小于這個(gè)電壓值?！淖罴沿?fù)載

3、，負(fù)載在RL=0～∞之間變化按經(jīng)驗(yàn)公式求出最佳負(fù)載：當(dāng)RL≤Ropt時(shí)，并忽略光電池結(jié)電流，負(fù)載電流近似等于恒定短路電流。當(dāng)RL>Ropt時(shí)，光電池結(jié)電流按指數(shù)增加,負(fù)載電流近似于指數(shù)形式減小?！娜?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定電池零負(fù)載下Ip和E的關(guān)系。測定光電池不同負(fù)載情況下特性數(shù)據(jù)?！乃摹?shí)驗(yàn)儀表和器材硅光電池、照度計(jì)、鎢絲燈、調(diào)壓變壓器、直流穩(wěn)壓電源、毫伏電壓表、微安表、電阻和電位計(jì)等?！膱D2光電池負(fù)載實(shí)驗(yàn)裝置AR5R6RLCmvR3100ΩBG1R4VEI2I1μAG100Ω五、實(shí)驗(yàn)線路裝置光電池負(fù)載實(shí)驗(yàn)線路裝置如圖2所示。∧光電池受光照后，產(chǎn)生光電流I2。在A、B兩點(diǎn)的毫伏電

4、壓會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源VE后，產(chǎn)生補(bǔ)償電流I1，I1和光電流I2方向相反。調(diào)節(jié)電位計(jì)R5（粗調(diào)）和R6（細(xì)調(diào)）使補(bǔ)償電流I1與光電流I2相減，并促使毫伏電壓表G1指示為零。此時(shí)，表示A點(diǎn)和B點(diǎn)電位相同。相當(dāng)于光電池在A、B二點(diǎn)外電路為零狀態(tài)下工作，根據(jù)電路平衡條件：則光電流為：∧實(shí)驗(yàn)三光電倍增管特性和參數(shù)的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆姳对龉艿幕咎匦?。學(xué)習(xí)光電倍增管基本參數(shù)的測量方法。學(xué)會(huì)正確使用光電倍增管。∧二、實(shí)驗(yàn)原理工作原理光電倍增管是由半透明的光電發(fā)射陰極、倍增極和陽極所組成的，由圖1所示。圖1光電倍增管外形與結(jié)果原理示意圖a)側(cè)窗式b)端窗式c)原理示意圖∧當(dāng)

5、入射光子照射到半透明的光電陰極K上時(shí)，將發(fā)射出光電子，被第一倍增極D1與陰極K之間的電場所聚焦并加速后與倍增極D2碰撞，一個(gè)光電子從D1撞擊出3個(gè)以上的新電子，這種新電子叫做二次電子。這些二次電子又被D1～D2之間的電場所加速，打到第二個(gè)倍增極D2上。并從D2上撞擊出更多的新的二次電子。如此繼續(xù)下去，使電子流迅速倍增。最后被陽極A收集。收集的陽極電子流比陰極發(fā)射的電子流一般大105～104倍。這就是真空光電倍增管的電子內(nèi)倍增原理。∧供電分壓器和輸出電路光電倍增管的極間電壓的分配一般是由圖2所示的串聯(lián)電阻分壓器執(zhí)行。最佳的極間電壓分配取決于三個(gè)因素：陽極峰值電流、允許的電壓

6、波動(dòng)以及允許的非線性偏離。圖2光電倍增管供電電路-HVD1D2D3D4D5D6D7D811IA10IK123456789KA∧光電倍增管的特性和參數(shù)陰極光照靈敏度陰極光照靈敏度定義為光電陰極的光電流IK除以入射光通量φ所得的商：國際照明委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)光照相應(yīng)于分布溫度為2859K的絕對黑體的輻射。陽極光照靈敏度陽極光照靈敏度定義為陽極輸出電流IA除以入射光通量φ所得的商：∧電流增益電流增益定義為在一定的入射光通量和陽極電壓下，陽極電流與陰極電流的比值，也可以用陽極光照靈敏度與陰極光照靈敏度的比值來確定，即：或暗電流當(dāng)光電倍增管在完全黑暗的情況下工作時(shí)，陽極電路里仍然會(huì)出現(xiàn)輸

7、出電流，稱為暗電流。引起暗電流的因素有：熱電子發(fā)射、場致發(fā)射、放射性同位素的核輻射、光反饋、離子反饋和極間漏電等。∧三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖3。圖3測試原理圖∧本實(shí)驗(yàn)選用GB787-74型光電倍增管，其管腳和名稱見下圖?！膶?shí)驗(yàn)四光電控制電路設(shè)計(jì)與裝調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆娙龢O管和紅外發(fā)光管的性能、參數(shù)及應(yīng)用。學(xué)會(huì)擬定、分析光電系統(tǒng)。掌握光電三極管接收及放大電路，紅外發(fā)光管脈沖調(diào)制光源的構(gòu)成與調(diào)試?！亩?、實(shí)驗(yàn)原理與電路實(shí)驗(yàn)原理光電控制系統(tǒng)一般由發(fā)光部分、接收部分和信號(hào)處理部分組成。本實(shí)驗(yàn)采用振蕩電路產(chǎn)生的方波信號(hào)對紅外發(fā)光管進(jìn)行