实验一 简单光控电路的设计及光电传感器技术参数的测定
(设计性实验)
[实验目的]
1.掌握常规光功率计，光电探测器等光电仪器的使用。
2.了解光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光耦的光电特性。 3.掌握简单的光电控制电路的设计。
[实验原理]
光敏电阻：是一种当光照射到材料表面上被吸收后，在其中激发载流子，使材料导电性能发生变化的内光电效应器件，受光照后其阻值会减少。 光敏二极管：是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光子入射到耗层内。光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压VBB的作用下，空穴流向正极，形成了二极管的反向电流即光电流。光电流通过外加负载电阻后产生电压信号输出，在使用时一般加反向偏置，可以当光控开关管来使用。
光敏三极管：是一种光生伏特器件，用高阻P性硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光子入射到耗层内。光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压VCB的作用下，空穴流向正极，形成了三极管的反向电流即光电流。光电流通过外加负载电阻后产生电压信号输出，可以当光控开关管来使用。
光电耦合器：常用的三极管型光电耦合器原理图如图1.1所示，当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。
图1.1 三极管型光电耦合器原理图
[实验仪器及配件]
光敏电阻、面包板、光电二极管、光电三极管、普通电阻、发光二极管、普通三极管、开关、直流稳压电源、万用表、光功率计、光探头、光源、导线。
[实验步骤]
1光敏电阻光电特性
实验原理图如图1.2所示，用万用表测出回路中的电流及光敏电阻两端的电压，计算出对应的阻值，同时用光功率计测出对应的当光强，然后改变光强，重复测量，得出光强与阻值的对应关系并画出关系曲线。 2 光敏二极管光电特性
实验原理图也如图1.2所示，用万用表测出光敏二极管两端的电压，同时用光功率计测出对应的当光强，然后改变光强，重复测量，得出光强与光敏二极管两端输出电压的关系曲线。
图1.2
图1.3
3 光敏三极管光电特性
将第二步中的光敏二极管换成光敏三极管，同样测出光强与光敏三极管两端输出电压的关系曲线。 4光电耦合器光电特性
实验原理图如图1.3所示，改变输入电压，利用万用表测出输出与输入的电压关系。 5.设计光控路灯电路
分别利用光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管与普通电阻、三极管、发光二极管设计并实现一光控路灯电路。 6.设计隔离传输门电路
利用光电耦合器、普通电阻、开关设计并实现一隔离传输门电路
[思考题]
1.比较光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管用于设计光控电路时各有什么优缺点。 2.光强与光敏电阻阻值的关系是什么关系？