硅光电池特性实验(共三个实验)-(1).doc

硅光电池特性实验(共三个实验)-(1)

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第一章 硅光电池综合实验仪说明
一、内容简介
光电池是一种不需外加偏置电压，就能将光能直接转换成电能的PN结光电器件。按光电池的用途可分为两大类：太阳能光电池和测量光电池。太阳能光电池主要用做电源，对它的要求是效率高、成本低。由于它具有结构简单、体积小、质量轻、可靠性高、寿命长、能直接利用太阳能转换成电能的特点，因而它不仅成为航天工业上的重要电源，还被广泛地应用于供电困难的场所和人们的日常生活中。测量光电池的主要功能是作光电检测用，即可在不加偏置电压的情况下将光信号转换成电信号，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好和寿命长，因而它被广泛应用在光度、色度、光学精密计量和测试中。
GCSIDC-B型硅光电池综合实验仪从了解和熟悉硅光电池的角度出发，讨论关于硅光电池的主要技术问题，主要研究硅光电池的基本特性，如短路电流、光电特性、光谱特性、伏安特性、及时间响应特性等等，以及硅光电池的简单应用。
本实验仪电路PCB板与光通路组件各占一部

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关进行调节，白色所指示的位置即为所对应的档位。
“+”“-”分别对应电流表的“正”“负”输入极。
（3）照度计电源：红色为照度计电源正极，黑色为照度计电源负极。
2、光通路组件
图2 硅光电池光通路组件
功能说明：
分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给待测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出待测器件所接收的光照度。

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光器件输出端：红色——硅光电池“+”极
黑色——硅光电池“-”极

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第二章 实验指南
一、实验目的
1、学****掌握硅光电池的工作原理
2、学****掌握硅光电池的基本特性
3、掌握硅光电池基本特性测试方法
4、了解硅光电池的基本应用
二、实验内容
1、硅光电池短路电流测试实验
2、硅光电池开路电压测试实验
3、硅光电池光电特性测试实验
4、硅光电池伏安特性测试实验
5、硅光电池负载特性测试实验
6、硅光电池时间响应测试实验
7、硅光电池光谱特性测试实验
设计实验1：硅光电池光控开关电路设计实验
设计实验2：简易光照度计设计实验
三、实验仪器
1、硅光电池综合实验仪 1个
2、光通路组件 1只
3、光照度计 1台

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4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根
5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根
6、三相电源线 1根
7、实验指导书 1本
8、20M 示波器 1台
四、实验原理
1、硅光电池的基本结构

目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。
零偏
反偏
正偏
图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区

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图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，
而N型材料电子多空穴少，因此P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当PN结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使