发布时间 : 星期三 文章光电探测器光谱响应度和响应时间的测量(刘1)更新完毕开始阅读
在光电探测器时间常数测试实验箱中，提供了需测试两个光电器件：峰值波长为900nm的光电二级管和可见光波段的光敏电阻。所需的光源分别由峰值波长为900nm的红外发光管和可见光（红）发光管来提供。光电二极管的偏压与负载都是可调的，偏压分5V、10V、15V三档，负载分100欧姆、1k欧姆、10k欧姆、50k欧姆和100k欧姆五档。根据需要，光源的驱动电源有脉冲和正弦波两种，并且频率可调。
下面简要介绍CS－1022型示波器的外触发方式。 1．外触发同步工作方式 当示波器的触发源选择ext档时，CS－1022型示波器右下角的外触发输入插座上的输入信号成为触发信号。在很多应用方面，外触发同步更为适用与波形观测。这样可以获得精确的触发与馈送到输入插座CH1和CH2的信号无关。因此，即使当输入信号变化时，也不需要再进一步触发。
2．10％到90％的上升响应时间的测试
（1）将信号加到CH1输入插座，置垂直方式于CH1。用V/div和微调旋钮将波形峰峰值调到6div。
（2）用▲▼位移旋钮和其它旋钮调节波形，使其显示在屏幕垂直中心。将t / div开关调到尽可能快速的档位，能同时观测10％和90％两个点。将微调置于校准档。
（3）用??位移旋钮调节10％点，使之与垂直刻度线重合，测量波形上10％和90％点之间的距离（div）。将该值乘以t / div，如果用“×10扩展”方式，再乘以1/10。 请正确使用10％，90％线。在CS－1022型示波器上，每个0％、10％、90％和100％测量点都标记在示波管屏幕上。
使用公式：
上升响应时间tr?水平距离（div）×t / div档位ד×10扩展”的倒数（1/10）。
【举例】
例如，水平距离为4div，t / div是2μs（见图2－2）。代入给定值： 上升响应时间tr?4.0（div）×2μs =8μs
五、实验步骤
1．用脉冲法测量光电二极管的响应时间
（1）首先要将本实验箱面板上“偏压”档和“负载”分别选通一组。
（2）将“波形选择”开关拨至脉冲档，“探测器选择”开关拨至光电二极管档，此时由“输入波形”的二极管处应可观测到方波，由“输出”处引出的输出线（红线）即可得到光电二级管的输出波形，其频率可通过“频率调节”处的方波旋钮来调节。
（3）调节示波器的扫描时间和触发同步，使光电二极管对光脉冲的响应在示波器上得到清晰的显示。 （4）选定负载为10kΩ，改变其偏压。观察并记录在零偏（不选偏压即可）及不同反偏下光电二极管的响应时间，并填入表2－1。
表2－1 硅光电二极管的响应时间与偏置电压的关系 偏置电压E/V 响应时间tr/s 0 5 12 15 （5）在反向偏压为15V时，改变探测器的偏置电阻，观察探测器在不同偏置电阻时的脉冲响应时间，记录填入表2－2。
表2－2 硅光电二极管的响应时间与负载电阻的关系
负载电阻RL/? 响应时间tr/s 51 100 1k 10k 100k 2．用脉冲法测量光敏电阻的响应时间 光敏电阻所加偏压为15V，负载是10k，是不可调的。故“偏压”档和“负载”档在此时不起作用。
将实验箱面板上“波形选择“开关拨至脉冲档，“探测器选择”开关拨至光敏电阻档，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到方波，由“输入”处引出的输出线（蓝线）即可得到光敏电阻
3．用幅频特性法测量CdSe光敏电阻的响应时间
（1）将本实验箱面板上“波形选择”开关拨至正弦档，“探测器选择”开关拨至光敏电阻档，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到正弦波形，由“输出”处引出的输出线（蓝线）即可得到光敏电阻的输
出波形，其频率可改变“频率调节”处的正弦旋钮来调节。
（2）改变光波信号频率，测出不同频率下CdSe的输出电压（至少测三个频率点）并记录。 （3）根据公式（2－3）计算出其响应时间。 4．用截止频率测量CdSe光敏电阻的响应时间
改变正弦波的频率，可以发现随着调制频率的提高，CdSe负载电阻两端的信号电压将减小。测出其衰减到超低频的70.7％时的调制频率fc，并由式（2－4）确定响应时间τ。
六、实验报告
（1）列出表2－1、表2－2并解释光电二极管的响应时间与负载电阻和偏置电压的关系。
（2）列出用脉冲响应法测得的CdSe光敏电阻的响应时间，并与用幅频特性法测出的响应时间相比较。 （3）写出用截止频率测得的CdSe的响应时间。并比较这三种方法的特点。
七、思考题
（1）CdSe光敏电阻在弱光和强光照射下的响应时间是否相同？为什么？
（2）如欲测量响应时间速度更快的光电探测器的响应时间，则必须提高光源的调制频率，试想还有哪些方法。