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试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理。

题目

试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理。

相似考题

1.下列哪项不是利用外光电效应原理制成的光电元件()。A、光敏电阻B、光电管C、光电池D、光敏晶体管

2.ZKRT-300机器人的巡线传感器使用（）器件接受反射的光线。A、热敏电阻B、光敏电阻C、光敏三极管D、光敏二极管

3.利用（）制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用（）可制成半导体光敏电阻；利用（）制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。

4.下列光电器件是基于光电导效应的是( )。A.光电管B.光电池C.光敏电阻D.光敏二极管

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  • 第1题：

    简述光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管，光电池的工作原理。 


    正确答案:光敏电阻：纯粹电阻元件，阻值随光照增加而减少，无光照时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小；当受到一定波长范围内的光照时，它的阻值急剧减小，电路中的电流迅速增大。
    光敏二极管：在电路中光敏二极管一般处于反向工作状态，处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。当有光照时，在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光的照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏电流很小，因此光照时的反方向电流基本与光强成正比。
    光敏晶体管具有两个PN结，可以看成是一个bc结为光敏二极管的三极管。在光照作用下，二极管将光信号转换为电流信号，该电流信号被三极管放大。
    光电池：基于光生伏打特效制成，是自发式有源器件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。

  • 第2题：

    温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（）

    • A、上升
    • B、下降
    • C、不变

    正确答案:A

  • 第3题：

    下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

    • A、光电管
    • B、光电池
    • C、光敏电阻
    • D、光敏二极管

    正确答案:A

  • 第4题：

    试述光敏电阻、光敏晶体管、光电池的器件结构和工作原理。


    正确答案: 光敏电阻的结构：绝缘衬底上均匀地涂上一层具有光导效应的半导体材料，作为光电导层，在半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。
    光敏三极管的结构与一般三极管很相似，只是它的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。光敏三极管的工作原理是基于内光电效应。
    光电池是用单晶硅制成的，在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型杂质而形成一个大面积的PN结，P层很薄，从而使光能穿透到PN结上。由于光线的照射，使P区带正电荷，N区带负电荷，从而在两区之间形成电位差，即构成光电池，若接于外电路中就可产生电流。光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。

  • 第5题：

    适合测量紫外线的光电传感器是（）

    • A、光电管
    • B、光敏电阻
    • C、光电池
    • D、光敏三极管

    正确答案:A

  • 第6题：

    试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理，如何正确选用这些器件？举例说明。


    正确答案: 光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子-空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。
    光敏二极管的管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子-空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
    光敏三极管具有两个PN结，其发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
    光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。

  • 第7题：

    光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管在性能上有什么差异，它们分别在什么情况下选用最合适？ 


    正确答案: 光敏电阻
    （1）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
    （2）光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。光敏电阻的灵敏度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，常用做火焰探测器的探头。
    （3）光照特性：由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
    （4）温度特性：光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。温度变化影响光敏电阻的光谱响应，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。
    光敏二极管
    （1）光谱特性：一般来讲，锗管的暗电流较大，因此性能较差，故在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
    （2）伏安特性：光敏晶体管的光电流比相同管型的二极管大上百倍。
    （3）温度特性：从特性曲线可以看出，温度变化对光电流影响很小，而对暗电流影响很大，所以在电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
    光电池
    （1）光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。可见硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。
    （2）光照特性：光电池在不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。短路电流在很大范围内与光照强度成线性关系，开路电压（负截电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此光把电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不能用作电压源。
    （3）温度特性：光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是光电池的重要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加。由于温度对光电池的工作有很大影响，因此把它作为测量器件应用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。

  • 第8题：

    多选题
    利用光生伏特效应制成的光敏元件主要有（）
    A

    光电倍增管

    B

    光敏电阻

    C

    光电池

    D

    光电二极管

    E

    光电三极管


    正确答案： A,D
    解析： 暂无解析

  • 第9题：

    多选题
    下列（）利用光生伏特效应。
    A

    光敏电阻

    B

    光电管

    C

    光敏二极管

    D

    光电池

    E

    光电倍增


    正确答案： C,A
    解析： 暂无解析

  • 第10题：

    单选题
    ZKRT-300机器人的巡线传感器使用（）器件接受反射的光线。
    A

    热敏电阻

    B

    光敏电阻

    C

    光敏三极管

    D

    光敏二极管


    正确答案： D
    解析： 暂无解析

  • 第11题：

    问答题
    简述光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管，光电池的工作原理。

    正确答案： 光敏电阻：纯粹电阻元件，阻值随光照增加而减少，无光照时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小；当受到一定波长范围内的光照时，它的阻值急剧减小，电路中的电流迅速增大。
    光敏二极管：在电路中光敏二极管一般处于反向工作状态，处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。当有光照时，在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光的照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏电流很小，因此光照时的反方向电流基本与光强成正比。
    光敏晶体管具有两个PN结，可以看成是一个bc结为光敏二极管的三极管。在光照作用下，二极管将光信号转换为电流信号，该电流信号被三极管放大。
    光电池：基于光生伏打特效制成，是自发式有源器件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。
    解析： 暂无解析

  • 第12题：

    单选题
    温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（）
    A

    上升

    B

    下降

    C

    不变


    正确答案： A
    解析： 暂无解析

  • 第13题：

    光敏电阻、光电二极管和光电三极管是根据什么原理工作的？他们的光电特性有何不同？


    正确答案: 光敏电阻、光电二极管和光电三极管都是根据内光电效应的原理工作的。
    不同光敏电阻是不相同的。绝大多数光敏电阻的光照特性曲线是非线性的，光敏电阻不宜作线性测量元件，一般用作开关式的光电转换器。
    硅光电二极管的光电特性（光照特性）是线性较好，适合于做检测元件。
    硅光电三极管的光电特性（光照特性）是在弱光时电流增长缓慢，采用较小的发射区面积，则能提高弱光时的发射结电流密度而使起始时增长变快，有利于弱光的检测。

  • 第14题：

    频率特性最好的是（）。

    • A、光敏电阻
    • B、光敏二极管
    • C、光敏三极管
    • D、光电池

    正确答案:B

  • 第15题：

    下列器件响应时间最长的是（）。

    • A、光敏二极管
    • B、光敏三极管
    • C、光敏电阻
    • D、无法判断

    正确答案:C

  • 第16题：

    下列光电器件是基于光导效应的是（）。

    • A、光电管
    • B、光电池
    • C、光敏电阻
    • D、光敏二极管

    正确答案:C

  • 第17题：

    下列器件原理相同的是（）。

    • A、光电池
    • B、光敏电阻
    • C、光敏二极管
    • D、光敏三极管

    正确答案:B,C,D

  • 第18题：

    下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。

    • A、光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大
    • B、光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大
    • C、工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管
    • D、光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性

    正确答案:D

  • 第19题：

    单选题
    光纤通讯中，与出射光纤耦合的光电元件应选用（）。
    A

    光敏电阻

    B

    PIN光敏二极管

    C

    APD光敏二极管

    D

    光敏三极管


    正确答案： A
    解析： 暂无解析

  • 第20题：

    单选题
    （）的灵敏度最高。
    A

    光电二极管

    B

    光敏电阻

    C

    光电三极管

    D

    硅光电池


    正确答案： C
    解析： 暂无解析

  • 第21题：

    填空题
    利用（）制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用（）可制成半导体光敏电阻；利用（）制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。

    正确答案： 光生伏特效应,光电导效应,外光电效应
    解析： 暂无解析

  • 第22题：

    问答题
    光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管在性能上有什么差异，它们分别在什么情况下选用最合适？

    正确答案： 光敏电阻
    （1）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
    （2）光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。光敏电阻的灵敏度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，常用做火焰探测器的探头。
    （3）光照特性：由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
    （4）温度特性：光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。温度变化影响光敏电阻的光谱响应，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。
    光敏二极管
    （1）光谱特性：一般来讲，锗管的暗电流较大，因此性能较差，故在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
    （2）伏安特性：光敏晶体管的光电流比相同管型的二极管大上百倍。
    （3）温度特性：从特性曲线可以看出，温度变化对光电流影响很小，而对暗电流影响很大，所以在电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
    光电池
    （1）光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。可见硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。
    （2）光照特性：光电池在不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。短路电流在很大范围内与光照强度成线性关系，开路电压（负截电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此光把电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不能用作电压源。
    （3）温度特性：光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是光电池的重要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加。由于温度对光电池的工作有很大影响，因此把它作为测量器件应用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。
    解析： 暂无解析

  • 第23题：

    多选题
    下列（）利用内光电效应。
    A

    光敏二极管

    B

    光敏电阻

    C

    光导管

    D

    光电管

    E

    光电池


    正确答案： A,D
    解析： 暂无解析

  • 第24题：

    单选题
    灵敏度最高的光电器件是（）
    A

    光电二极管

    B

    光敏电阻

    C

    光电三极管

    D

    硅光电池


    正确答案： B
    解析： 暂无解析

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