光敏電阻特性測量實驗
一、實驗目的
1、了解光敏電阻的工作原理和使用方法；
2、掌握光強與光敏電阻電流值關系測試方法；
3、掌握光敏電阻的光電特性及其測試方法；
4、掌握光敏電阻的伏安特性及其測試方法；
5、掌握光敏電阻的光譜響應特性及其測試方法；
6、掌握光敏電阻的時間響應特性及其測試方法。
二、實驗內容
1、光強與光敏電阻電流值關系測試；
2、光敏電阻的光電特性的測試；
3、光敏電阻的伏安特性的測試；
4、光敏電阻的光譜響應特性的測試；
5、光敏電阻的時間響應特性的測試。
三、實驗儀器
光電技術創新綜合實驗儀 一臺
光敏電阻實驗模塊 一塊
光源輸出及測量實驗模塊 一塊
連接導線 若干
四、實驗原理
光敏電阻在黑暗的室溫條件下，由于熱激發產生的載流子使它具有一定的電導，該電導稱為暗電導，其倒數為暗電阻，一般的暗電導值都很小（或暗電阻阻值都很大）。當有光照射在光敏電阻上時，它的電導將變大，這時的電導稱為光電導。電導隨光照量變化越大的光敏電阻，其靈敏度就越高，這個特性就稱為光敏電阻的光電特性，也可定義為光電流與照度的關系。
光敏電阻在弱輻射和強輻射作用下表現出不同的光電特性（線性和非線性），實際上，它的光電特性可用在“恒定電壓”下流過光敏電阻的電流，與作用到光敏電阻上的光照度E的關系曲線來描述，不同材料的光照特性是不同的，絕大多數光敏電阻光照特性是非線性的。
光敏電阻的本質是電阻，符合歐姆定律，因此它具有與普通電阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏電阻兩端的電壓與流過光敏電阻的亮電流之間的關系稱為光敏電阻的伏安特性。
圖1-1 光敏電阻的符號和連接
五、實驗注意事項
1、打開電源之前，將“電源調節”處旋鈕逆時針調至底端；
2、實驗操作中不要帶電插拔導線，應該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無誤后，方可打開電源進行實驗；
3、若照度計、電流表或電壓表顯示為“1＿”時說明超出量程，選擇合適的量程再測量；
4、嚴禁將任何電源對地短路。
六、實驗步驟
組裝好光源、遮光筒和光敏電阻結構件探頭，如圖1-2所示：
圖1-2 光路結構示意圖
1、實驗測試電路如圖1-3所示：
圖1-3 光強與光敏電阻電流值關系測試電路
2、打開實驗箱電源，調節照度計“調零”旋鈕，至照度計顯示為“000.0”為止，關閉實驗箱電源；
3、J13連接實驗儀主板0—12V2，實驗儀主板GND2與GND相連。12V2、GND2分別連接實驗箱上電壓表的正負插孔，J7、J8分別連接實驗箱上的光敏電阻結構件黃、藍插孔，同時將套筒紅、黑插孔與照度計紅、黑插孔相連；
4、打開實驗箱電源，按下K1，K2開關，同時保證其余開關都彈起；
5、將光源及測量實驗模塊插入主機箱體的插槽中。航空插座FLED-IN與全彩燈光源套筒相連接。打開光源及測量實驗模塊電源開關K1，將S1，S2，S3開關向上撥，使光照強度為0，即照度計顯示為0，調節模塊上的W5，使TP3電壓為0；
6、將S1，S2，S3開關向下撥，將可調電源電壓調為5V，光源顏色選為白光，用示波器CH1和CH2分別觀察TP1和TP3的電壓。（當J11、J12連接（0V，0V）、（5V，0V）、（0V，5V）、（5V，5V）時分別調節W2，W3，W4，W6可改變TP3點電壓，TP3點為V-I曲線分析的電壓輸出）；
7、保持“電源調節”旋鈕不旋動，按“照度加”或“照度減”，測量照度為100Lx、150Lx、200Lx、250Lx、300Lx、350Lx、400Lx、450Lx、500Lx、550Lx、600Lx分別對應的電壓值U（TP1點的電壓），R25=100按照I=U/R25計算電流值，RL=(U1-U)/I計算電阻值(U1為可調偏壓)，且將實驗數據記錄于表1-1中：
表1-1 5V偏壓下，光強與光敏電阻阻值關系測量
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照度（Lx） |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
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電壓U（V） |
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電流I（mA） |
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電阻RL（KΩ） |
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8、改變電源供電偏壓，分別記錄電壓為8V、10V時，不同光照度下對應的電流值，并分別記錄于表1-2及表1-3中：
表1-2 8V偏壓下，光敏電阻光電特性測試
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照度（Lx） |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
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電壓U（V） |
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電流I（mA） |
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表1-3 10V偏壓下，光敏電阻光電特性測試
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照度（Lx） |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
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電壓U（V） |
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電流I（mA） |
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9、保持照度為100Lx不變，調節電源供電偏壓，使供電偏壓為1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V，分別記錄對應的電流值，并記錄表1-4中：
表1-4 100Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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10、按“照度加”，調節使光照為200Lx、300Lx、400Lx、500Lx、600Lx，記錄同一光照不同電壓下對應的電流值，并分別記錄表1-5至表1-9中：
表1-5 200Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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表1-6 300Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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表1-7 400Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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表1-8 500Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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表1-9 600Lx照度，光敏電阻伏安特性測試
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偏壓U1（V） |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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電流I（mA） |
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U1-U（V） |
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11、使可調電源偏壓調為5V分別測量不同顏色光在100Lx光照強度下，光敏電阻的電流值，將各個光源100lx照度下光敏電阻的電流值記錄在表1-10中：
表1-10 光敏電阻光譜特性測試
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光源指示 |
1(紅色) |
2(橙色) |
3(黃色) |
4(綠色) |
5(青色) |
6(藍色) |
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電流(mA) |
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12、將S1，S2，S3開關向上撥，將可調電源電壓調為5V。將光源及測量實驗模塊的J16與光源及測量實驗模塊的J17，J18，J19插座相連接。觀察光源及測量實驗模塊的J16點波形和光敏電阻實驗模塊TP1點波形，分析光敏電阻的時間響應特性；
13、將“電源調節”旋鈕逆時針旋至不可調位置，關閉實驗箱電源。
