东南大学检测技术实验四08011308讲解.doc

《检测技术实验》 实验报告 实验名称： 第四次实验 院 （系）： 自动化学院 专 业： 自动化 姓 名： 徐丽娜 学 号： 实 验 室： 实验组别： 同组人员： 刘燊燊 实验时间：2011 年 12 月 07 日 评定成绩： 审阅教师： 实验二十七 发光二极管（光源）的照度标定 一、实验目的： 了解发光二极管的工作原理及工作电流与光照度的对应关系。 二、需用器件与单元： 主机箱（恒流源、电流表、照度表）；照度计探头；发光二极管；遮光筒。 三、实验原理： 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、 GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。 在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光,假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。 除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 原理图如下： 发光二极管的工作原理 四、步骤： 1、按图1－2配置接线，接线注意＋、－极性。 2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关。 3、调节主机箱中的恒流源电流大小即发光二管的工作电流大小就可改变光源的光照度值。拔去发光二极管的其中一根连线头，则光照度为0（因恒流源的起始电流不为0，要得到0照度只能断开光源的一根线）。按表1进行标定实验（调节恒流源），得到照度—电流对应值。 图1—2 工作电流与光照度的关系 表1 照度（Lx） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 电流（mA） 0 0.17 0.26 0.37 0.46 0.56 0.65 0.75 0.84 0.93 1.01 1.11 1.21 1.3 1.38 1.48 电压（V） 0 2.63 2.68 2.72 2.74 2.77 2.80 2.82 2.84 2.86 2.88 2.9 2.91 2.93 2.95 2.96 照度（Lx） 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 电流（mA） 1.57 1.66 1.75 1.86 1.94 2.03 2.13 2.22 2.32 2.41 2.48 2.59 2.7 2.76 2.8 电压（V） 2.98 2.99 3.01 3.02 3.03 3.05 3.06 3.08 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.16 3.17 4、关闭主机箱电源，再按图1-3配置接线，注意+、—极性。 图1—3 工作电压与光照度的关系 5合上主机箱电源，调节主机箱中的0~24V可调电压（电压表量程20V档），就可以改变光源（发光二极管）的光照度值。 按表7-1进行标定实验（调节电压源），得到照度~电压对应值。 6、根据表1画出发光二极管的电流~照度、电压~照度特性曲线。 发光二极管的电流~照度图 发光二极管的电压~照度图 记照度为X，电流为y(mA),根据Origin拟合出的曲线为： y=0.00927X+0.08343 系统灵敏度S＝ΔU/ΔW=S＝ΔU/ΔW=p-n 结的光电 器件。当光照射到光电池P-N 结上时，便在P-N 结两端产生电动势。这种现象叫“光生伏特 效应”，将光能转化为电能。该效应与材料、光的强度、波长等有关。 三、实验器材 主机箱、安装架、光电器件实验（一）模板、滤色片、普通光源、滤色镜、照度计探头、 照度计模板探头、硅光电池。 四、实验步骤 1、光照特性（开路电压、短路电流） 光电池在不同的照度下，产生不同的光电流和光生电动势。它们之间的关系就是光照特性。 实验时，为了得到光电池的开路电压Voc 和短路电流Is 不