一、实验目的
1．学习半导体光电二极管的基本知识。2．了解晶体三极管的电流放大作用。3．练习安装简单的光电控制电路。
二、实验材料
这个实验所需的元器件详见表1。其中“光电二极管”是一种能把光照强弱变化转换成电信号的半导体器件。目前常见的型号为2CU型，外形见图1。光电二极管的管壳顶端有一个能射入光线的窗口，光线通过窗口照射到管心上。在光的激发下，光电二极管内部要产生大批“光生载流子”，管子的反向电流大大增加，使内阻减小。光电二极管的两根引线分正、负极性，使用时要注意区分。
三、实验步骤
1．光电二极管的检验：第一步把万用表的转换开关拨到R×1K档，按图2a的接法测量光电管的反向电阻。表针偏转应很小，电阻读数在200千欧以上。这时，我们用手电筒光照射光电管的窗口，如图2b所示，可以看到表针偏转立即加大。光线越强，光电管的反向电阻读数越小，最后可降低到几百欧姆。关掉手电筒，表针读数立即恢复到原来数值。重复做几次实验，我们可以得出结论：光电二极管的反向电阻随它所受光照的增强而减小。这就是光电二极管的基本特性。第二步测量光电二极管的正向电阻，如图2c，它的读数为几千欧左右，且不随光照而变化。
以上实验证明了光电二极管是一种光电转换器件。具有这种特性的器件还有半导体光电三极管、光敏电阻、光电池等。在实际应用中，它们有着广泛的用途。
2．光电控制实验：光电二极管虽然能将光信号转换成电信号，但是输出的光电流很小，不能用来直接带动负载，必须用放大器加以放大。
图3所示电路是个最简单的放大器，用三极管BG作为电流放大器件。我们知道，在一定的范围内，三极管的集电极电流I\(_{C}\)和基极电流Ib是成正比的。它们的比值β=\(\frac{I}{_{C}}\)Ib就叫做三极管的直流放大系数。利用三极管，我们可以用基极电流去控制集电极电流，使它随基极电流变化而变化。而集电极电流比基极电流大得多，所以微小的基极电流变化就变成了大的集电极电流变化，这就是三极管的电流放大作用。例如，我们要点亮图3中的发光管，需要10毫安的电流通过它。如果使用的三极管β值是50，那么我们只要向它提供很小的基极电流I\(_{b}\)=IC;β=1050=0.2毫安就行了。
在图3中，光电二极管的反向电阻作为三极管的基极偏流电阻（串联2K保护电阻，防止基极电流过大）。无光照时，光电二极管反向电阻很大，它提供的三极管基极电流很小，虽经放大还不能点亮发光管。光电二极管受到光照射后，反向电阻立即减小，三极管得到较大的基极电流，这时它的集电极电流就增大到足以使发光管点亮了。
4．光控报警器：我们把光电控制电路和《实验一》介绍的蜂鸣器接在一起，就是一个光控报警器。在实验板上按照图4将电路焊好，检查无误后，接上电源，用光照射光电二极管，报警器就会发出音响，光一被遮住，声音也随之停止。有关本电路的原理请参看实验二。
四、试试看，想一想
如果手头没有合适的光电二极管怎么办？可以找一个玻璃外壳的半导体三极管。如3AX81，3AX71，3AG71等，把它的表面漆膜刮掉，擦拭干净，使光线能够射到管心上。用万用表的R×100档，如图5所示接法测量发射极和集电极之间的电阻。用手电筒光照射三极管看看表针读数有什么变化，想一想怎样用这支三极管代替光电二极管做光控实验。（陈鹏飞 王友文）
