【導(dǎo)讀】光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。光電技術(shù)是將傳統(tǒng)的光學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合在一起的一門(mén)高。新技術(shù)，已滲透到許多科學(xué)領(lǐng)域，并得到迅猛的發(fā)展。技術(shù)，該技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。熟練地掌握光電檢測(cè)器件的各種特性，并在實(shí)際應(yīng)用中合理使用，是目前教學(xué)的基本要求。為適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，ZY12236B光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)。驗(yàn)儀從單純的光電技術(shù)理論驗(yàn)證轉(zhuǎn)移到加強(qiáng)學(xué)生的基本訓(xùn)練上來(lái)，在完成各種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，滿(mǎn)足基本教學(xué)需求的同時(shí)，以當(dāng)前實(shí)際出發(fā)，增加大量應(yīng)用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)提供各種二次。開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并結(jié)合嵌入式技術(shù)和上位機(jī)軟件知識(shí)，形成了具有綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性和研。由于編者水平有限，書(shū)中難免存在缺點(diǎn)、錯(cuò)誤及不足之處，歡迎各位專(zhuān)家對(duì)此實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。書(shū)及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備提出寶貴的建議，我們將使得產(chǎn)品性能更加完善，促使中國(guó)教育事業(yè)的快。光敏三極管的光譜響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)八硅光電池光照度

　　

【正文】 I I I Ibb= + = +（ ） 式中 β 為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)。因此，光敏三極管等效于一個(gè)光敏二極管與一般晶體基極—集電極結(jié)的并聯(lián)。它是把基極 —集電極光敏二極管的電流（光電流 IP）放大 β 倍的光伏探測(cè)器，可用圖 15（ c）來(lái)表示。 ( a ) ( b ) ( c )ebh υNPNch υebcR LV AbecI Pβ I P( 1 + β ) I P 圖 15 光敏三極管結(jié)構(gòu)及工作原理 （ a）結(jié)構(gòu)示意圖 （ b）光電變換原理 （ c）電流放大作用 圖 16（ c）示出了光敏三極管的 暗電流與溫度的關(guān)系。由于晶體管的放大作用，基極開(kāi)路時(shí)的暗電流及它隨溫度上升都比光敏二極管大。 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 27 ( a ) ( b )( c )02 0 04 0 06 0 0 8 0 0 1 0 0 01234I ( m A )L ( l u x )01 02 03 0 4 0 5 01234I ( m A )U ( V )200400600800(lux)02 04 06 0 8 0 1 0 00 . 111 00 . 0 1I 216。 = 0 u AT ( 176。 C ) 圖 16 光敏三極管特性 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 連線(xiàn)之前要保證電源關(guān)閉 ； 打開(kāi)電源之前，將 “電源調(diào)節(jié) ”旋鈕逆時(shí)針調(diào)至最小值 ； 若照度計(jì)、電流表或電壓表顯示為 “1＿ ”時(shí)說(shuō)明超出當(dāng)前量程，應(yīng)選擇合適的量程再測(cè)量 ； 嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。 六、實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)測(cè)試電路如圖 17 所示： PDR1100K1J21J1sr 圖 17 光強(qiáng)與光敏二三極管電流值關(guān)系測(cè)試電路 打開(kāi)實(shí) 驗(yàn)箱電源，調(diào)節(jié)照度計(jì) “調(diào)零 ”旋鈕，至照度計(jì)顯示為 “”為止，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源； （光路結(jié)構(gòu)件 連接 參考 光敏電阻模塊 圖 12） J1連接實(shí)驗(yàn)儀主板 0—12V2，實(shí)驗(yàn)儀主板 GND2與 GND相連。 12V GND2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上電壓表的正負(fù)插孔， J J2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上的光電二極管結(jié)構(gòu)件黃、藍(lán)插孔，同時(shí)將套筒紅、黑插孔與照度計(jì)紅、黑插孔相連；（做光電三極管實(shí)驗(yàn)時(shí)， J J2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上的光電三極管結(jié)構(gòu)件黃、藍(lán)插孔） ； 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源 ，按下 K1和 K2，同時(shí)保證其余開(kāi)關(guān)都彈起 ； 將光源及測(cè)量實(shí) 驗(yàn)?zāi)K插入主機(jī)箱體的插槽中。航空插座 FLEDIN與全彩燈光源套筒相連接， 短路塊連接 J11插針的 T端 。打開(kāi) 光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn) 模塊電源開(kāi)關(guān) K1， 將 S1,S2,S3開(kāi)關(guān)向上撥，使光照強(qiáng)度為 0，即照度計(jì)顯示為 0，調(diào)節(jié)模塊上的 W1，使 TP3電壓為 0； 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 28 將 S1,S2,S3開(kāi)關(guān)向下?lián)埽瑢⒖烧{(diào)電源電壓調(diào)為 5V，光源顏色選為白光，用示波器 CH1和 CH2分別觀(guān)察 TP1和 TP3的電壓。（調(diào)節(jié) W4可改變 TP3點(diǎn)電壓的大小 ） 保持 “電源調(diào)節(jié) ”旋鈕不旋動(dòng)，按 “照度加 ”或 “照度減 ”，測(cè)量照度為 100Lx、 150Lx、 200Lx、250Lx、 300Lx、 350Lx、 400Lx、 450Lx、 500Lx、 550Lx、 600Lx 分別對(duì)應(yīng)的電壓值 U（ TP1點(diǎn)的電壓）， R1=100K 按照 I=U/R1 計(jì)算電流值，且將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表 11 中： 表 11 5V 偏壓下，光敏二極管光電特性測(cè)試 照度（ Lx） 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 電壓 U（ V） 電流 I（ mA） 改變電源供電偏壓 U1，分別記錄電壓為 8V、 10V 時(shí)，不同光照度下 對(duì)應(yīng)的電流值，并分別記錄于表 12 及表 13 中： 表 12 8V 偏壓下，光敏二極管光電特性測(cè)試 照度（ Lx） 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 電壓 U（ V） 電流 I（ mA） 表 13 10V 偏壓下，光敏二極管光電特性測(cè)試 照度（ Lx） 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 電壓 U（ V） 電流 I（ mA） 保持照度為 100Lx 不變，調(diào)節(jié)電源供電偏壓，使供電偏壓為 1V、 2V、 3V、 4V、 5V、6V、 7V、 8V、 9V、 10V，分別記錄對(duì)應(yīng)的電流值，并記錄表 14 中： 表 14 100Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 按 “照度加 ”，調(diào)節(jié)使光照為 200Lx、 300Lx、 400Lx、 500Lx、 600Lx，記錄同一光照不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值，并分 別記錄表 15 至表 19 中： 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 29 表 15 200Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 表 16 300Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 表 17 400Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 表 18 500Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 表 19 600Lx照度，光敏二極管伏安特性測(cè)試 偏壓 U1（ V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電流 I（ mA） U1U（ V） 1使可調(diào)電源偏壓調(diào)為 5V 分別測(cè)量不同顏色光在 100Lx 光照強(qiáng)度下，光敏二極管的電流值，將 各個(gè)光源 100lx 照度下光敏二極管的電流值記錄在表 110 中。 表 110 光敏二極管光譜特性測(cè)試 光源指示 1(紅色 ) 2(橙色 ) 3(黃色 ) 4(綠色 ) 5(青色 ) 6(藍(lán)色 ) 電流 (mA) 1將 S1， S2， S3開(kāi)關(guān)向上撥，將可調(diào)電源電壓調(diào)為 5V。將光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K的 J16與 J17,18,J19插座相連接。觀(guān)察光源及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K的 J16點(diǎn)波形和光敏二極管實(shí)驗(yàn)?zāi)K TP1點(diǎn)波形， 分析光敏二極管的時(shí)間響應(yīng)特性 ； 1光敏三極管與二極管的實(shí)驗(yàn)步驟相同，將 J J2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上的光敏三極管結(jié)構(gòu)件黃、藍(lán)插孔 ； 1將 “電源調(diào)節(jié) ”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源。 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 30 實(shí)驗(yàn)二 透射式光控開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解光敏三極管的工作原理和使用方法及用途 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用光敏三極管設(shè)計(jì)光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)電路 三、實(shí)驗(yàn)儀器 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀 一臺(tái) 光敏二三極管實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊 光源輸出及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊 連接導(dǎo)線(xiàn) 若干 四、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)參考原理 實(shí)驗(yàn)原理參考圖 21。 S2+ 5 VR 1 8330L E D 3R 1 54 7 0 KR 1 622KR 1 7100B1C2E3Q33 D G 6B1C2E3Q49 0 1 3+ 5 V1J71J8D11 N 4 1 4 8112233445566K4S W D P D TP D P D +R41 0 0 K 圖 21 透射式光控開(kāi)關(guān)電路 當(dāng)光生電流大于一定值時(shí)，三極管 Q3 導(dǎo)通， Q3 發(fā)射極電平提升， Q4 基極獲得高電平，此時(shí) Q4 導(dǎo)通。 Q4 射極電平拉高，致繼電器線(xiàn)圈通電，繼電器吸合， LED3 發(fā)光。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 連線(xiàn)之前要保證電源關(guān)閉 ； 打開(kāi)電源之前，將 “電源調(diào)節(jié) ”旋鈕逆時(shí)針調(diào)至最小值 ； 若照度計(jì)、電流表或電壓表顯示為 “1＿ ”時(shí)說(shuō)明超出當(dāng)前量程，應(yīng)選擇合適的量程再測(cè)量 ； 嚴(yán)禁將任何電源對(duì)地短路。 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 31 六、實(shí)驗(yàn)步驟 光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn) 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源，調(diào)節(jié)照度計(jì) “調(diào)零 ”旋鈕，至照度計(jì)顯示為 “”為止，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源； J J8分別連接實(shí)驗(yàn)箱上的光電三極管結(jié)構(gòu)件黃、藍(lán)插孔，同時(shí)將套筒紅、黑插孔與照度計(jì)紅、黑插孔相連 ； 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源， 將光源顏色選為白光， 按下模塊上的開(kāi)關(guān) K1和 K4， 同時(shí)保證其余開(kāi)關(guān)都彈起 ； 按 “照度加 ”按鈕，觀(guān)察 LED3亮滅變化情況； 按 “照度減 ”按鈕，觀(guān)察 LED3亮滅變化情況； 將 “電源調(diào)節(jié) ”旋鈕逆時(shí)針旋至不可調(diào)位置，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源。 二次開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn) （ 1） 利用二次開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)K 自行搭建電路， 電路如圖 22 所示 ； （ 2）參考 電路原理 圖 自行 進(jìn)行調(diào)試； S2+ 5VR 18330L E D 3R 15470 KR 1622KR 17100B1C2E3Q33D G 6B1C2E3Q4901 3+ 5VD11N 4148R4100 KQT3D U 3 圖 22 （ 3） 參 考光控開(kāi)關(guān) 實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行 二次開(kāi)發(fā) 實(shí)驗(yàn)， 觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否和模塊實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致。 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 32 實(shí)驗(yàn)三 光控語(yǔ)言電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解光敏三極管的工作原理和使用方法及用途 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用光敏三極管設(shè)計(jì)光控語(yǔ)言電路 三、實(shí)驗(yàn)儀器 光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀 一臺(tái) 光敏二三極管實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊 光源輸出及測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)K 一塊 連接導(dǎo)線(xiàn) 若干 四、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理參考圖 31。 QT3D U 3R 11470 KR 122KR 1416KR 1336KC3224C5105Q13D G 6B1C2E3Q2901 3T R I G2Q3R4C V ol t5T H R6D I S7VCC8GND1U3N E 555S18ΩK3+ 5VC41031J61J5 圖 31 光控語(yǔ)言電路 本實(shí)驗(yàn)采用光敏三極管作為光敏器件，首先無(wú)光情況下，合上開(kāi)關(guān) K3，三極管 3DG6 導(dǎo)通， Q2 導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候定時(shí)器 1 腳電平拉低， NE555 開(kāi)始工作， 3 腳輸出脈沖驅(qū)動(dòng) 揚(yáng)聲器 發(fā)出聲音。 當(dāng)有光的情況下， Q1 的基極電平被拉低， Q2 不導(dǎo)通，此時(shí)定時(shí)器的 1 腳電平不確定，器件無(wú)供電回路