光电池特性2
实验四 光电池特性测试
一:实验原理:
光电池的结构其实是一个较大面积的半导体PN 结,工作原理即是光生伏特效应, 当负载接入PN 两极后即得到功率输出。
二:实验所需器件:
两种光电池、各类光源、测试电路、电压表(4 1/2位) 自备、微安表
三:实验步骤:
图(16)为光电池结构原理及测试电路。
1. 光电池短路电流测试:
光电池的内阻在不同光照时是不同的,所以在测得暗光条件下光电池的内阻后, 应选用相对小得多的负载电阻。(这样所测得的电流近似短路电流) 试用阻值为5、10、20、30Ω的负载电阻接入测试电路。打开光源,在不同的距离和角度照射光电池,记录光电流的变化情况,可以看出,负载电阻越小,光电流与光强的线性关系就越好。
2. 光电池光电特性测试:
光电池的光生电动势与光电流和光照度的关系为光电池的光电特性。 用遮光罩盖住光电器件模板,用电压表或4 1/2位万用表测得光电池的电势,取走遮光罩,打开光源灯光,改变灯光投射角度与距离,即改变光电池接收的光通量,测量光生电动势与光电流的变化情况,可以看出,它们之间的关系是非线性的,当达到一定程度的光强后,开路电压就趋于饱和了。
光电池光谱特性测试:
光电池的光谱特性可参见图(18)所示,硒光电池的光谱响应范围 30~70µm ,硅光电池的光谱响应在50~100µm 。
3. 光电池接入图(16)测试电路,在各种光照条件下(自然光、白炽灯、日光
灯、光源光、激光)测得光生电势与光电流,或按光电器件光谱特性的测试方法,将各种光源在额定工作电压下光照光电池时产生的光电势、光电流做比较。
图(17)光电池的光谱特性曲线
4.光电池伏安特性测试:
图(18)光电池的伏安特性曲线
当光电池负载为电阻时,光照射下的光电池的输出电压与电流的关系。见图(19)。曲线与横坐标的交点为光电池开路电压值,与纵坐标的交点为短路电流值。当接入负载电阻RL 时,负载线RL 与伏安特性曲线的交点为工作
点,此时光电池的输出电流与电压的乘积为光电池的输出功率P 光。
图(19)硅光电池的光电特性曲线
5.按照本实验步骤1,分别测得在不同负载条件下,光电池的输出功率,求得最佳工作点。
6. 将光电池分别串、并联, 测出其工作性能与输出功率, 并得出定性的结论。
四:注意事项:
光电池串、并联时请注意电压极性,以免电压相互抵消或短路。
光电池应用------光强计
一:实验所需部件: 光电池(或串或并均可) 、光强测试电路单元
二:实验步骤:
1. 按图(20)将光电池接入光电池实验单元,注意电池极性。发光二极管接入时也
应注意极性。
2. 调节光电池受光强度,分别在光照很暗、正常光照和光照很强时观察两个发
光二极管不亮、稍亮、两个都很亮,这样就形成了一个简易的光强计。
三:思考题:
如何将此电路改造成可更细分光照强度的光强计?