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光敏传感器光电特性研究

从微小取样压降出发，把光电响应和负载回路一起检查。

改变灯杆位置与负载，记录硅光电池端电压及取样电阻压降。由取样电压换算电流，比较共同负载的位置响应，并借助归一化单二极管模型探索光电池曲线形状。

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图 1　记录负载取样压降 → 换算电流检查回路 → 探索光电池模型形状

选择你的入口

从记录到计算

四个灯杆刻度为 0、3、6、9 cm，每个位置记录十四种负载，共五十六组读数。取样电阻 $R_1=10\ \Omega$，灯杆 0 cm 对应实际距离约 2 cm。

回路差采用原接线图中的串联负载关系，并忽略电压表加载。理想单二极管模型定义 $v=V/V_{oc}$、$a=qV_{oc}/(nk_BT)$，以无量纲参数比较形状。

$$ I=\frac{U_{R1}}{R_1},\qquad \Delta U=U_o-I(R_n+R_1),\qquad \frac I{I_{ph}}=1-\frac{\exp(av)-1}{\exp(a)-1}. $$

表 1　关键计算结果

共同 1 kΩ 负载下，四个位置电流分别为 0.22、0.08、0.05、0.05 mA。端电压与图示串联回路预测存在明显差异，分析从负载电流和回路一致性展开；器件端点参数需要对应的开路、短路测量。

把负载响应与回路诊断放在同一视野

图 2　共同 1 kΩ 标记负载下的取样换算电流与灯杆刻度

图 3 近位置十四个负载的端电压记录减串联回路预测	图 4 a=10 的理想单二极管归一化电流–电压模型

第一幅比较同负载读数，第二幅定位原记录的回路差，第三幅解释理想模型形状。灯杆刻度用于区分位置条件，照度关系需由照度测量建立。

在 Notebook 中探索

HTML 阅读版 包含上述控件；Jupyter 与 Wolfram Notebook 沿报告章节展开公式、数据处理和模型计算。

建议按以下顺序阅读：

1. 先由 10 Ω 取样电阻复算一组电流，注意 mV 与 mA 的对应。
2. 在不同灯杆位置之间切换，联合查看原记录和回路电压差。
3. 转到理想模型，用无量纲参数比较曲线形状，再阅读实测条件。

在本机打开

环境安装与字体设置见使用指南。在仓库根目录启动本实验：

.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab experiments/course-03/photosensor/notebooks/analysis.ipynb

安装 Paclet 后，通过包入口打开 Wolfram Notebook。将安装路径改为本机仓库所在位置：

PacletInstall["D:/general-physics-lab/notebook/paclets/PhotosensorLab/dist/PhotosensorLab-0.1.0.paclet"];
Needs["PhotosensorLab`"];
PhotosensorLab`OpenNotebook[]

数据与计算实现

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