物理实验(下)光敏电阻的特性研究

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1、光敏电阻的特性研究摘要：本实验利用LED灯、信号发生器和示波器等设备，对光敏电阻的暗电阻特性，不同光强下的伏安特性，不同电压下的光电特性以及光敏电阻的频率特性进行研究和验证。关键词：光敏电阻，暗电阻，暗电流，光强，伏安特性，光电特性，频率特性。Abstract：Thisexperimentisabouttoresearchandconfirmsomecharacteristicsofphotoresistances,includingthecharacteristicofdarkresistance

2、,volt-amperecharacteristicunderdifferentlightintensities,photoelectriccharacteristicunderdifferentvoltagesandfrequencycharacteristic,usingLEDlight,signalgeneratorandoscillographandsoon.Keywords：photoresistance,darkresistance,darkcurrent,lightintensity,

3、volt-amperecharacteristic,photoelectriccharacteristic,frequencycharacteristic.引言光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化），在日常生产生活当中有广泛的应用。一、实验目的：本实验用光强计、信号发生器、示波器等设备，对光敏电阻在不同光强下的伏安特性、一定电压下的光电特性和光敏电阻

4、的频率特性等进行测量、验证和研究。二、实验仪器：光具座及支架，小灯泡，LED灯，光敏电阻，光强计（H1006182），电压表，电阻箱（090344），直流稳压电源（QJ2002A），导线，示波器（H0906313），信号发生器（SG1010A）。三、实验原理：1、光敏电阻的工作原理光照下物体的导电率改变的现象称为内光效应。当内光效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。这样由于材料中载流子个数增加，使材料的电导率增加，电导率的改变量为在（1）式中，e为电荷电量，D

5、p为空穴浓度的改变量，Dn为电子浓度的改变量，m表示迁移率。当两端加上电压U后，光电流为：式中A为与电流垂直的表面，d为电极间的间距。在一定的光照下，Ds为恒定的值，因而光电流和电压呈线性关系。光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应。因此，光敏电阻又称光导管。在黑暗环境里，光敏电阻的电阻值很高；当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量可以跃迁至导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，

6、这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照越强，阻值越低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。2、光敏电阻的主要参数暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗

7、电流。亮电阻：光敏电阻在受光照时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。光电流：亮电流与暗电流之差。3、光敏电阻的基本特性(1)伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端电压的关系。在光照一定时，电压增大，光电流也增大，灵敏度也随之增大，但因为光敏电阻都有最大额定功率，超过最高工作电压和最大额定电流，会导致光敏电阻电压电流曲线发生变化，也可能导致光敏电阻的永久性破坏。图一：光敏电阻的伏安特性曲线(2)光照特性光电流随着照度的变化而改变的规律称为光照特性。不同类型的光敏电阻的光照特性

8、不同。图二：光敏电阻的光照特性曲线(1)频率特性当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，光照突然消失时，光电流也不立刻为零。即光敏电阻产生的光电流有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数来表示。光敏电阻自光照停止到光电流下降至原值的63%时所经过的时间称为光敏电阻的时间常数。大多数的光敏电阻的时间常数都较大，这是它的缺点之一。不同的材料的光敏电阻具有不同的时间常数（毫秒数量级），因而它们的频率特性也就各不相同。图三为硫化镉和硫化铅两种不同材料的光敏电