光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验剖析

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1、物电学院综合与设计性实验方案(学生)姓名潘虹吉学号14301405182016年12月日实验课程名称电子与光电子材料学院专业材料科学与工程实验项目名称光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验实验班级2014级1班实验项目类型探究型实验方案编写人潘虹吉项目合作人员罗刚实验地点实训楼实验时间2016.12.指导教师审阅范强老师实验员曹进老师一、目的与要求综述：光敏二、三极管的光电性能研究目的：1．掌握光敏二、三极管的原理和特性2．利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的伏安特性曲线；3.利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二

2、、三极管的光照特性曲线；光电倍增管特性实验目的：1.了解光电倍增管的基本特性，学习光电倍增管基本参数的测量方法。2.掌握暗电流的测量方法；3.光电倍增管放大倍数的计算；4.掌握光电倍增管光电特性测量；二、主要实验原理、内容与步骤：1.光敏二极管工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光

3、子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。2.光敏三极管工作原理光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏三极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通三极管。光敏三极

4、管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。3.光电倍增管的工作原理：用下图说明光电倍增管的工作原理，K是光电阴极，受光照射时发射电子，D为聚焦极，它与阴极共同形成电子光学聚焦系统，将光电阴极发射的电子会聚成束并通过膜孔射向第一倍增极D1，D1～D10为倍增极，所加电压逐级增加。每一级约8

5、0～150V，A为收集电子的阳极。这些电极封装在真空管内，光电阴极附近制作光入射窗口。在高速初电子的激发下，第一倍增极被激发出若干二次电子，这些电子在电场的作用下，又射向第二倍增极，又引起第二倍增极更多的二次电子发射……，此过程一直继续D10。最后经倍增的电子被阳极A收集而输出电流，在负载RL上产生信号电压。可以根据负载RL上产生的电信号来研究此光电倍增管的光电增益情况。一、预期项目完成以后达到的目标：1.对不同条件和方式下测试所得数据进行分析、计算，做出光敏二、三极管的伏安特性曲线和光照特性曲线，比较与实验指导书上的实验结果有何异同，结合光敏二、三极管的特性对作所曲线进行解释。

6、2.对测试所得数据(自行设计数据记录表格)进行分析、计算、做出图像，分析理解光电倍增管的基本特性。四、项目所需仪器设备与器材：光敏二、三极管的光电性能研究：光敏二极管、光敏三极管、导线、电阻、万用表光电倍增管特性实验：实验仪器：SGY-6光电倍增管特性实验仪，计算器，草稿本，作图工具及其它相关资料。五、主要参考资料：实验指导书六．数据记录与处理：光电倍增管实验数据：七．作图与规律性总结(描述)光敏二极管伏安特性曲线中光照强度一定时，光照强度一定，当反偏电压为0时，光电流有一定数值，并且在反偏压很小时光电流会缓慢增加，然后在反偏电压大于某一数值时，光电流随反偏电压的增加而基本保持不

7、变，变化很微小。当反偏电压一定时，光照强度越强，其光电流也越大。光照强大从弱光逐渐增大，光电流也增大。光敏三极管伏安特性曲线与二极管的有相似之处，光照强度一定时，光电流随反偏电压缓慢增加到某个值时，然后光电流随反偏电压的增加而基本保持不变，变化很微小。当反偏电压一定时，光照强度越强，其光电流也越大。光照强大从弱光逐渐增大，光电流也增大。三极管与二极管伏安特性曲线不同在于光电流从0开始缓慢增加，在三极管的光照强度比二极管的光照强度小时，然而其光电流反而比二极管的大。光敏二极管关照强