光敏电阻特性测量与分析
光敏电阻特性测量与分析[20191223125039]
摘要
光电检测器作为光电系统的核心部分，随着光纤通信技术的快速发展而得到了广泛的应用。光敏电阻是一种灵敏度高、性能稳定的光电检测器件，这些特点对检测光信号有很大作用，可以得到比较稳定的输出光电流。因此光敏电阻在国防通信、科学研究和工农业生产之中得到广泛应用。
本文首先介绍了光敏电阻的发展现状、特性及工作原理。在此基础上，设计光敏电阻特性测量实验；研究光照强度、光色、偏压等因素对光敏电阻性能的影响；并将实验结果与理论作对比分析，加深对光敏电阻特性的掌握。
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关键字:键字光电检测器光敏电阻特性光照强度
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 光敏电阻的发展前景 1
1.2 课题研究的意义 1
第二章 光敏电阻 3
2.1 光敏电阻特性及工作原理 3
2.1.1 光敏电阻特性 3
2.1.2 光敏电阻工作原理 3
2.2 光敏电阻的主要参数 4
2.3光敏电阻的优缺点 4
2.4光敏电阻的种类及其典型的应用电路 5
2.4.1光敏电阻的种类 5
2.4.2光敏电阻典型的应用电路 6
第三章 光敏电阻特性测量与分析 8
3.1 实验电路图的设计 8
3.2 实验装置 9
3.3实验结果分析 10
第四章 结论 18
参考文献 19
致谢 21
光敏电阻特性测量与分析
Photoresistor characteristic measurement and analysis
Abstract
Photodetector is a core part of the optical system, it has been applied widely with the rapid development of optical communication technology. Photoresistor is the photoelectric detection devices and a high sensitivity and stable performance , these features have a great effect on detection of weak optical signals, and it can get the relative and large output photocurrent. So that, photoresistor is widely used in defense communications, scientific research and industrial and agricultural production .
First ,this paper describes the development status of photoresistor, and its characteristics and its working principle. On this basis, designing the experiment of the photosensitive resistance measurement in characteristics and studying that the light intensity, the impact of light and color, bias and other factors is on the performance of the photosensitive resistance, than comparing the experimental results and the theoretical analysis. finalily,it can make the students grasp the photosensitive resistance characteristics deeply.
? Keywords: photoelectric detector photoresistor light intensity characteristics第一章 绪论
随着社会的进步，科技正在不断创新发展，对光电检测器件性能要求也在不断增强。光敏电阻在生活与生产中起到了重要作用，作为将光信号转换为电信号的设备，光敏电阻可以用来进行光的测量并检测出入射光产生的光功率。光敏电阻具有较低的噪声、较小的空间面积、灵敏度高、重量轻、体积小、电性能稳定、可以交直流两用、工艺简单、价格便宜等优点，是目前市场上比较常用的光电检测器件。
1.1 光敏电阻的发展前景
我国是世界上光敏电阻的生产大国，光敏电阻的生产地集中在南阳和沿海地带，随着电子信息技术的飞速发展和对电子元器件性能要求的不断增强，我国光敏电阻的生产技术也必须迎头赶上世界潮流，光敏电阻的生产过程有很多工序，要求非常苛刻，比如对原材料的要求，除对原材料本身质量要求很高外，使用前的处理也极其讲究，现在光敏电阻生产的许多工序都已实现了自动化了。生产过程的自动化大大提高了生产效率和产品的质量。光检测器件研究人员对光敏电阻的发展前景十分看好，随着科技的发展，新型光敏电阻将会得到不断地研究[1]。大力培养这方面的专业人才，自主开展研发高性能的光敏电阻探测器等先进科研项目，相信不久的将来光敏电阻的产品在日常生活中会得到更加广泛应用。
1.2 课题研究的意义
光电检测器在日常生活中起着非常大的作用，传统的使用方法是选用具有较强灵敏度的光电倍增管，可是光子水平灵敏的光电倍增管价格比较昂贵，并且容易破碎。相比之下，半导体光敏电阻具有灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且工艺简单，价格便宜，且不易破碎的特点，因此应用前景更加广阔[1]。
本文通过设计光敏电阻特性测量实验，得出数据作出图像，可以直观地看出各变量之间的关系，从而分析光照强度、入射光波长以及偏压等因素对光敏电阻性能的影响，对光敏电阻特性熟悉掌握，使光敏电阻能够在实际生活中得到更好的使用。
第二章 光敏电阻
2.1 光敏电阻特性及工作原理
2.1.1 光敏电阻特性
光敏电阻的三大特性，分别为光照特性、伏安特性、光谱响应[2]。
光照特性是指光敏电阻输出的电信号随着光照强度的改变而改变的特性。一般情况下，当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值将增大；当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小；而当光照强度增大到一定的值时，光敏电阻的阻值将迅速减小，最后电阻值变化减小逐渐趋向平稳。在一般情况下，该特性表现为非线性特性[2]。
伏安特性是指光敏电阻外加偏压与产生的光电流之间的关系，光敏电阻的光电流随着外加偏压的增大而增大，随外加偏压的减小而减小[2]。
光谱响应即光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。通常情况下，波长越长光敏电阻的灵敏度越强，波长越短光敏电阻的灵敏度越弱[2]。
2.1.2 光敏电阻工作原理
器件电阻阻值随着光照强度的改变而发生改变称为内光电效应，光敏电阻的工作原理就是基于内光电效应而实现的。
半导体材料的导带与价带间有一个带隙,它的能量间隔为Eg。通常情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性能远远不如导体。但是如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式[3]。当入射光的能量hν≥Eg (Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对[4]。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。
2.2 光敏电阻的主要参数
光敏电阻的主要参数有五大方面，分别为光电流、亮电阻，暗电流、暗电阻，灵敏度，温度系数，额定功率。
光电流、亮电阻：即为在光敏电阻器两侧外加电压，同时将光敏电阻置于有光照得环境当中，此时流过光敏电阻的电流就叫做光敏电阻的光电流；光敏电阻两端的偏压与在此偏压下产生的光电流的比值叫做光敏电阻的亮电阻[5]。暗电流、暗电阻：即在光敏电阻两端施加一定的偏压，在没有光照的情况下，流过光敏电阻的电流叫做光敏电阻的暗电流；光敏电阻两端的偏压与在此偏压下产生的暗电流的比值叫做光敏电阻的暗电阻[5]。
摘要
光电检测器作为光电系统的核心部分，随着光纤通信技术的快速发展而得到了广泛的应用。光敏电阻是一种灵敏度高、性能稳定的光电检测器件，这些特点对检测光信号有很大作用，可以得到比较稳定的输出光电流。因此光敏电阻在国防通信、科学研究和工农业生产之中得到广泛应用。
本文首先介绍了光敏电阻的发展现状、特性及工作原理。在此基础上，设计光敏电阻特性测量实验；研究光照强度、光色、偏压等因素对光敏电阻性能的影响；并将实验结果与理论作对比分析，加深对光敏电阻特性的掌握。
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关键字:键字光电检测器光敏电阻特性光照强度
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 光敏电阻的发展前景 1
1.2 课题研究的意义 1
第二章 光敏电阻 3
2.1 光敏电阻特性及工作原理 3
2.1.1 光敏电阻特性 3
2.1.2 光敏电阻工作原理 3
2.2 光敏电阻的主要参数 4
2.3光敏电阻的优缺点 4
2.4光敏电阻的种类及其典型的应用电路 5
2.4.1光敏电阻的种类 5
2.4.2光敏电阻典型的应用电路 6
第三章 光敏电阻特性测量与分析 8
3.1 实验电路图的设计 8
3.2 实验装置 9
3.3实验结果分析 10
第四章 结论 18
参考文献 19
致谢 21
光敏电阻特性测量与分析
Photoresistor characteristic measurement and analysis
Abstract
Photodetector is a core part of the optical system, it has been applied widely with the rapid development of optical communication technology. Photoresistor is the photoelectric detection devices and a high sensitivity and stable performance , these features have a great effect on detection of weak optical signals, and it can get the relative and large output photocurrent. So that, photoresistor is widely used in defense communications, scientific research and industrial and agricultural production .
First ,this paper describes the development status of photoresistor, and its characteristics and its working principle. On this basis, designing the experiment of the photosensitive resistance measurement in characteristics and studying that the light intensity, the impact of light and color, bias and other factors is on the performance of the photosensitive resistance, than comparing the experimental results and the theoretical analysis. finalily,it can make the students grasp the photosensitive resistance characteristics deeply.
? Keywords: photoelectric detector photoresistor light intensity characteristics第一章 绪论
随着社会的进步，科技正在不断创新发展，对光电检测器件性能要求也在不断增强。光敏电阻在生活与生产中起到了重要作用，作为将光信号转换为电信号的设备，光敏电阻可以用来进行光的测量并检测出入射光产生的光功率。光敏电阻具有较低的噪声、较小的空间面积、灵敏度高、重量轻、体积小、电性能稳定、可以交直流两用、工艺简单、价格便宜等优点，是目前市场上比较常用的光电检测器件。
1.1 光敏电阻的发展前景
我国是世界上光敏电阻的生产大国，光敏电阻的生产地集中在南阳和沿海地带，随着电子信息技术的飞速发展和对电子元器件性能要求的不断增强，我国光敏电阻的生产技术也必须迎头赶上世界潮流，光敏电阻的生产过程有很多工序，要求非常苛刻，比如对原材料的要求，除对原材料本身质量要求很高外，使用前的处理也极其讲究，现在光敏电阻生产的许多工序都已实现了自动化了。生产过程的自动化大大提高了生产效率和产品的质量。光检测器件研究人员对光敏电阻的发展前景十分看好，随着科技的发展，新型光敏电阻将会得到不断地研究[1]。大力培养这方面的专业人才，自主开展研发高性能的光敏电阻探测器等先进科研项目，相信不久的将来光敏电阻的产品在日常生活中会得到更加广泛应用。
1.2 课题研究的意义
光电检测器在日常生活中起着非常大的作用，传统的使用方法是选用具有较强灵敏度的光电倍增管，可是光子水平灵敏的光电倍增管价格比较昂贵，并且容易破碎。相比之下，半导体光敏电阻具有灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且工艺简单，价格便宜，且不易破碎的特点，因此应用前景更加广阔[1]。
本文通过设计光敏电阻特性测量实验，得出数据作出图像，可以直观地看出各变量之间的关系，从而分析光照强度、入射光波长以及偏压等因素对光敏电阻性能的影响，对光敏电阻特性熟悉掌握，使光敏电阻能够在实际生活中得到更好的使用。
第二章 光敏电阻
2.1 光敏电阻特性及工作原理
2.1.1 光敏电阻特性
光敏电阻的三大特性，分别为光照特性、伏安特性、光谱响应[2]。
光照特性是指光敏电阻输出的电信号随着光照强度的改变而改变的特性。一般情况下，当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值将增大；当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小；而当光照强度增大到一定的值时，光敏电阻的阻值将迅速减小，最后电阻值变化减小逐渐趋向平稳。在一般情况下，该特性表现为非线性特性[2]。
伏安特性是指光敏电阻外加偏压与产生的光电流之间的关系，光敏电阻的光电流随着外加偏压的增大而增大，随外加偏压的减小而减小[2]。
光谱响应即光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。通常情况下，波长越长光敏电阻的灵敏度越强，波长越短光敏电阻的灵敏度越弱[2]。
2.1.2 光敏电阻工作原理
器件电阻阻值随着光照强度的改变而发生改变称为内光电效应，光敏电阻的工作原理就是基于内光电效应而实现的。
半导体材料的导带与价带间有一个带隙,它的能量间隔为Eg。通常情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性能远远不如导体。但是如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式[3]。当入射光的能量hν≥Eg (Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对[4]。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。
2.2 光敏电阻的主要参数
光敏电阻的主要参数有五大方面，分别为光电流、亮电阻，暗电流、暗电阻，灵敏度，温度系数，额定功率。
光电流、亮电阻：即为在光敏电阻器两侧外加电压，同时将光敏电阻置于有光照得环境当中，此时流过光敏电阻的电流就叫做光敏电阻的光电流；光敏电阻两端的偏压与在此偏压下产生的光电流的比值叫做光敏电阻的亮电阻[5]。暗电流、暗电阻：即在光敏电阻两端施加一定的偏压，在没有光照的情况下，流过光敏电阻的电流叫做光敏电阻的暗电流；光敏电阻两端的偏压与在此偏压下产生的暗电流的比值叫做光敏电阻的暗电阻[5]。
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