300V、400V、500V、600V和700V时记录阳极电流，它即为光电倍增管在不同工作电压下的暗电流ID值；
⑧ 将所测得的数据填入表2.8-1；
表2.8-1光电倍增管暗电流测量值
倍增管电压Ubb（V） 暗电流Id（μA） 100 200 300 400 500 600 700 ⑨ 在直角坐标系中画出Id~V关系曲线；分析光电倍增管阳极暗电流与供电电源电压之间的关系；
⑩ 将高压调整旋钮调到最小后再关闭实验仪的总电源。 （3） 测量PMT的阳极电流灵敏度Sa的实验步骤
① 先用连线将“LED+”与毫安表（按下Ⅱ档切换开关的数字电流表）的红色插孔连接好，完成内部照明光源的测量；
② 再检查光电倍增管实验仪的接线端是否已经按测暗电流的接法接好；再检查高压电源调整旋钮和光源调整旋钮是否已经都逆时针旋到底；打开高压电源，调整高压电源调压旋钮使阴极电压为－200V。
③ 然后轻轻顺时针旋光源亮度调整旋扭，使它接近“事先标定好的值”，并使测出的阳极电流Ia值便于观测，根据事先标定的电流ILED找出光敏面上的照度值，记录测出的倍增管阳极电流Ia，填入表2.8-2，由式（2.8-4）可以计算出当前电源电压（－200V）下的阳极灵敏度（这里要注意入射到光电阴极的光通量为照度与阴极面积之积）。
表2.8-2光电倍增管阳极灵敏度的测量 1 2 3 4 5 电源电压Ubb（V） 测量次数 2 3 4 5 －200 ILED（mA） 1 Ia（mA） 2 3 4 5 －300 ILED（mA） 1 Ia（mA） 1 1.5 2 2.5 －400 ILED（mA） 0.5 Ia（mA） 0.4 0.6 0.8 1.0 －500 ILED（mA） 0.2 Ia（mA） 6 6 6 3 1.2 7 7 7 2.5 1.4 8 8 8 4 1.6 表2.8-2中的LED光源的照度分别在仪器出厂前进行了标定，标定值如表2.8-3所示。其中照度值为入射到光电倍增管阴极面上的照度。
ILEDR（mA） Ek（mlx） ILEDG（mA） Ek（mlx） ILEDB（mA） Ek（mlx） ILEDW（mA） Ek（mlx） 1 11.5 1 38.7 1 32.0 1 30.6 2 23.3 2 73.7 2 66.0 2 58.3 表2.8-3 LED灯在阴极面上的照度 3 31.6 3 105.9 3 100.3 3 81.7 4 41.7 4 135.6 4 132.0 4 92.0 5 52.8 5 167.1 5 166.4 5 127.5 6 63.7 6 196.8 6 199.4 6 152.8 7 73.0 7 222.1 7 227.3 7 175.0 8 84.0 8 250.9 8 260.0 8 196.1
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根据表2.8-3就可以计算出光电倍增管在不同颜色光的照射下，在它的光照灵敏度。试分别测出光电倍增管在电压为－400V、－500V、－600V时的阳极电流与阳极电流灵敏度Sa。
④ 将所测的数据在直角坐标中找到对应点，将这些点连接起来构成光电倍增管阳极灵敏度与电源电压的关系曲线，从中鲜明地看出它们之间的关系。
⑤ 实验完成后，先将高压电源调整电位器逆时针选到底，再关闭总电源； （4）测量PMT的增益G
根据增益的定义，可以用如图2.8-6所示的测量电路对光电倍增管的增益G进行测量。具体测量步骤如下：
① 确认电源已经关掉后，将光电倍增管按图2.8-6所示连接好，分别将“－E”与“GND”接到
标有“2k”字样红、黑插座上，并按下Ⅲ档键，将阴极图K插孔用连线接到右起第2块电流表2.8-6 光电倍增管增益测量电路 的
“+”插孔相连接，再将电流表的“－”插孔与“－E”相连接，并将电流表的Ⅰ档按键按下（量程为200μA）用来测量阴极电流Ik；将阳极“A”与另一电流表的“－”插孔相连，电流表的“+”插孔与GND相连接，电流用Ⅱ档（2m A量程），用来测量阳极电流Ia；
② 先将光源亮度调整旋扭逆时针旋转到底，用一颗连接线将实验仪上的“LED+”和“LED”短路，然后将总电源开关闭合，合上实验平台的光源开关，检测光源的发光情况（查看三种颜色的按键是否正常）；
③ 将高压电源电压调节旋钮顺时针旋转，边旋边看数字电压表，待增高到表2.8-4希望电压值时，停止旋转，测量高压电源电压Ubb与Ik、Ia值；调节光源的照度，使Ik、Ia的读数值适合观测；然后，再改变电源电压值，再重复测量Ik、Ia的值，并将测得的值填入表2.8-4；
④ 将表2.8-4中的数据填在直角坐标中，并画出曲线，分析光电倍增管的增益G与电源电压Ubb的关系；
表2.8-4光电倍增管增益与电源电压的关系 电 源电 测 压 量 值 －
－200 －300 －400 －500 －600 －700 Ik（μA） Ia（mA） G ⑤ 用光电倍增管测量微弱辐射的强度利用如图2.8-4所示的电路测量微弱辐射强度实验时应该先将被测辐射通过仪器右侧如图2.8-7所示的“接入装置”接入到仪器（可以利用接入装置的M8×1螺纹将外接被测辐射接入），然后再开机进行实验。实验时内部光源应该处于关断状态。若使用如图2.8-4所示电路的放大器，要注意放大倍率的调整与标定，既要使输出电压的幅度便于观察又要满足动态范围的要求。
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图2.8-7 实验仪光辐射接入装置
实验2.9 光电耦合器特性参数的测量
1. 实验目的：
光电耦合器包括光电开关是一种非常有用的功能器件，它在工业控制、计算机接口、不同电平间的信号传输等领域发挥着非常重要作用。掌握它的基本特性、特性参数、特性参数的测量方法和它的基本应用是非常重要的。通过本节实验，要熟悉掌握光电耦合器关于电流传输比、光电隔离特性、输入输出时间响应与抗干扰等主要特性，掌握光电耦合器的典型应用与基本应用。
2. 实验仪器：
① GDS-Ⅲ型光电综合实验平台主机1台； ② 兆欧表1台； ③ 连接线6条；
3. 实验内容：
① 光电耦合器电流传输比的测量； ② 光电耦合器件伏安特性的测量； ③ 光电耦合器时间响应的测量； ④ 光电开关的应用实验； ⑤ 光电耦合器隔离特性的测量；
4. 光电耦合器的基本原理
光电耦合器与光电开关的外形结构如图2.9-1所示，它通常由LED发光二极管与半导体
光电器件（如光电二极管、光电三极管、达林顿光电三极管等）封装在一起构成。有时将发光器件与光电器件分开封装的器件（如图2.9-1中的a、b、c等器件）均称为光电开关，而发光器件与光电器件同封装在一个器件内的器件常称为光电耦合器件。每种器件又因参数的不同而衍生出很多种类型或型号不同的光电开关与光电耦合器件，由于外形、特性的不同而应用于不同的领域，但是，它们同属于一类器件，有着共同的特性。下面分别讲述它们共有的特性。
图2.9-1 几种光电耦合器与光电开关外形图
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（1）电流传输比β
在直流工作状态下，光电耦合器件的集电极电流Ic与发光二极管的注入电流IF之比定义为光电耦合器件的电流传输比，用β表示。如图2.9-2所示为光电耦合器件的输出特性曲线，在其中部取一工作点Q，它所对应的发光电流为 IFQ，对应的集电极电流为ICQ，因此该点的电流传输比为
βQ=ICQ/IFQ╳100% （2.9-1）
如果工作点选在靠近截止区的Q1点时，虽然发光电流IF变化了ΔIF，但相应的ΔIC1，变化量却很小。这样，
β值很明显地要变小。同理，当工作点选在接近饱和区
Q3点时，β值也要变小。这说明工作点选择在输出特性的不同位置时，就具有不同的β值。因此，在传送小信
~图2.9-2 电流传输特性
号时，用直流传输比是不恰当的，而应当用所选工作点Q处的小信号电流传输比来计算。这种以微小变量定义的传输比称为交流电流传输比。它用β来表示。即
β=ΔIc/ΔIF╳100% (2.9-2)
对于输出特性线性度做得比较好的光电耦合器件，β值很接近β值。在一般的线性状态使用中，都尽可能地把工作点设计在线性工作区；对于开关使用状态，由于不关心交流与直流电流传输比的差别，而且在实际使用中直流传输比又便于测量，因此通常都采用直流电流传输比β。
需要指出，光电耦合器件的电流传输比与三极管的电流放大倍数都是输出与输入电流之比值，从表面上看是一样的，但它们却有本质的差别。在三极管中，集电极电流IC总是比基极电流Ib大几十甚至几百倍。因此，把三极管的输出与输入电流之比值称为电流放大倍数。而光电耦合器件内的输入电流使发光二极管发光，光电耦合器件的输出电流是光电接收器件（光电二极管或光电三极管）接收到的光产生的光电流，可用αIF表示，其中α与发光二极管的发光效率、光敏三极管的增益及二者之间距离等参数有关的系数，通常称为光激发效率。而激发效率一般比较低，所以IF一般要大于IC。所以光电耦合器件在不加复合放大三极管时，其电流传输比总小于1，通常用百分数来表示。 （2）光电耦合器件的时间响应
光电耦合器在脉冲电压信号作用下的时间响应特性用输出端的上升时间tr和下降时间tf描述。如图8-3所示为典型光电耦合器件的脉冲响应特性曲线，从输入端输入矩形脉冲，采
图2.9-3 典型光电耦合器件时间响应特性
用频率特性较高的脉冲示波器观测输出信号波形，可以看出，输出信号的波形产生延迟现象。通常将脉冲前沿的输出电压上升到满幅度的90%所需要的时间称为上升时间，用tr表示；而脉冲下降沿过程中，输出电压的幅度由满幅度下降到10%所需要的时间称为下降时间，用
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