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1、光控小夜灯摘要：传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。传感器与人的感官是一一对应的，比如本实验中的光敏传感器，相当于人眼（视觉）。光敏传感器是把光信号转化为电信号的一种传感器件，广泛用于自动控制，检测等电路中。目前，光敏传感器检测的光源为可见光和不可见光（紫外线和红外线等）。本实验中用到的主要是光敏晶体管。光敏晶体管是利用PN节的
2、光生伏特效应制作而成的，它具有线性度好，灵敏度高，响应速度快，光谱响应范围宽，噪声低，体积小，重量轻，抗振动等优点。本实验设计的是光控小夜灯电路，目前市场上出现了一种“小夜灯”，这种小夜灯一半采用简单的电子整流和日光灯管制成，亮度跟月光差不多。但是缺点是耗电比较大，寿命短，而本实验所设计的光控小夜灯，它采用LED制作，极大地延长了使用寿命，并且减少了耗电量。关键字：光敏晶体管 一 实验器材：不同阻值的电阻4个，LED灯五只，电容两只，BR整流，光敏晶体管一只，VD,VS各一只。二 光控小夜灯电路图： 220V市电经C1降压、BD整流、VD稳压后得到+12V的脉动直流，C2滤波成直流电源；光敏管
3、VT与R4构成光强检测电路，当环境光较强（如白天或晚上开灯）时，VT阻值很小，VS截止，LED串联不亮；夜晚灭灯后，VT阻值很大，VS导通，LED串点亮。 LED串若选用白色的LED灯（正向压降3V左右，发光电流稍大些），可把VD提高到1518V，并调节R2，使亮度适中。五只LED可以拼成图案（如梅花）就更具有艺术效果，面板用透明的有机板制作。三 实验原理：1、 光敏晶体管：大多数半导体二极管和三极管都是对光敏感的。也就是说，当二极管和三极管的PN结受到光照时，通过PN结的电流将增大，因此，常规的二极管和三极管都用金属罐或其他壳体密封起来，以防光照。二光敏晶体管则必须使PN结能收到最大光照。2
4、、 如图3.1所示为光敏三极管的结构、表示符号及基本线路。3、 光敏晶体管的特性A. 光电特性：光电特性是指半导体光电元件产生的光电流与光照之间的关系。如图3.2所示为光敏晶体管的光照特性曲线，基本上是线性关系。但当光照足够大时会出现饱和，其值的大小与材料、掺杂浓度及外加电压有关。B. 伏安特性：伏安特性是指光照一定时，光电元件的端电压U与电流I之间的关系。如图3.3所示为锗光敏晶体管的伏安特性曲线，它与一般的三极管的伏安特性相似，其光电流相当于反响饱和电流，其值取决于光照强度，只要把PN结所产生的光电流看做一般的基极电流即可。C. 光谱特性：半导体光电元件对不同波长的光，其灵敏度是不同的，因
5、为只有能量大于半导体材料禁带宽度的那些光子才能激发出光生电子和空穴对。而光子能量的大小与光的波长有关。如图3.4所示为硅和锗光敏晶体管的光谱响应曲线。锗光敏晶体管响应频段约在0.51.7um波长范围内，最灵敏峰在1.4um附近。硅光敏晶体管的响应频段在0.41.0um波长范围内，而最灵敏峰出现在0.8um附近。这是因为波长很大时光子能量太小；但波长太短光子在半导体表面激发的电子空穴对不能达到PN结，使相对灵敏度下降。D. 频率特性：是指它们输出电信号与调制光频率的变化关系。如图3.5所示为硅光敏晶体管的频率特性。减小负载电阻能提高响应频率，但输出降低。一般来说光敏三极管的频率响应要比光敏晶体管小得多。E. 温度特性：半导体材料易受温度的影响，它直接影响光电流的值。如图3.6所示为锗光敏晶体管扥温度特性曲线。由图可见，温度变化对输出电流的影响很小，而暗电流的变化却很大。由于暗电流存在电路是一种噪声电流，特别是在低照度下工作时，因为光电流小，信噪比小。因此在使用是应采用温度补偿措施。四 实验结果； 当在夜晚或者室内光线比较暗的时候，LED串发光，当在白天或者室内光线比较亮的时候，LED串不发光。五 参考文献：1) 陈杰 黄鸿主编 传感器与检测技术 高等教育出版社2) 梁渊 郭明琼主编 传感器应用电路集萃 中国电力出版社3) 陈杰 陈绿深主编 传感器与检测技术 北京理工大学出版社