光伏效应器件中，有电流内增益效应的是（）管和（）管。

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第1题

光伏效应在气体、液体和固体物质中都会发生,但只有在液体材料中才有较高的能量转换效率。()

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第2题

“孤岛效应”是并网光伏发电系统的特有现象。()

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第3题

“孤岛效应”是独立光伏发电系统的特有现象。()

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第4题

太阳电池的是一对光能响应并能将光能转换成电力的器件，能产生光伏效应的材料有许多种，如（）非晶硅等。

A.单晶硅

B.多晶硅

C.氧化镓

D.硒铟铜

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第5题

阅读以下文字。回答题。

说到光伏发电，人们往往会想到的是那些巨大的太阳能电池阵列，年轻的朋友们也许会联想到美国电影《变形金刚》中那些具有“超能力”的“汽车人”所配备的能量块。其实，__________。光伏效应就是太阳光射在硅材料上产生电流直接发电，使其能量达到最佳转换的效果。以硅材料的应用开发形成的产业链条，业内称之为光伏产业。光伏效应的重要条件就是离不开太阳能资源，而太阳能资源则具有永不枯竭的优势。

光伏发电可以追溯到上个世纪的70年代，由于两次石油危机的影响，光伏发电在发达国家受到高度重视，发展较快。自1969年法国建成世界上第一座太阳能发电站，太阳能发电的比例在欧美国家逐渐提高，太阳能光伏技术也得到了不断发展。

在太阳能发电系统中．并网发电和独立式发电应用系统已经实实在在地出现在我们的生活之中。在很多大中型城市、甚至一些偏远地区，太阳能路灯的使用已经很普及，还有住宅区的照明、机场照明、医院照明、公交站牌指示灯等，都可以不依赖城市电网供电，只用太阳能电池组件将光能直接转换成了电能。多余的电量被储存在蓄电池里，待需要时再释放出来。

在特殊天气和自然灾害来临时。光伏发电的独特优势更是显现无遗。由于各个组成部分相对密闭．且在生产时大都进行了抗强风、暴雨、地震、雪压等极端恶劣天气的试验，在面对灾害时．光伏独立发电产品往往能够平安度过。当传统电力系统无法供电时，这些太阳能发电设备却可以迅速恢复供电。成为救命的能源。

实践证明．太阳能光伏发电系统的优势，非常适合在偏远山区或牧区应用。其既可以为农牧民提供家庭用电．又可以驱动水泵灌溉农田。这些地方光照强、遮挡少、太阳能资源丰富，独立式光伏发电系统的优势得到了充分的发挥。

中国可谓是【】的太阳能资源大国，具备了广泛应用光伏发电技术的地理条件。我国的光照资源主要分布在西北地区。1平方公里可安装100兆瓦光伏阵列，每年可发电1．5亿度。我国有荒漠面积108万平方公里，如果开发利用1%的荒漠，就可以发出相当于2003年全国一年的用电量。丰富的太阳能资源，为光伏发电技术的发展提供了可靠的基础能源。

值得欣慰的是．为鼓励新能源的开发和利用，国家近年内出台了一些关于发展新能源的政策，其中《关于实施金太阳示范工程的通知》已公布实施，2013年更是加快了光伏发电示范项目和相关基础能力建设的步伐，体现了国家政策对正在起步阶段的光伏发电技术的扶持和鼓励。

（取材于2013年《科技生活》陈雷博的文章）

链接材料：

光伏发电系统的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。

下列是为第一段横线处补写的句子。其中最能够使文意完整、贯通的一项是：查看材料

A.光伏发电是能形成产业规模的

B.光伏发电是光伏效应的另一种说法

C.光伏发电的原理是很容易理解的

D.光伏发电是光伏效应的一种应用

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第6题

说到光伏发电，人们往往会想到的是那些巨大的太阳能电池阵列，年轻的朋友们也许会联想到美国电影《变形金刚》中那些具有“超能力”的“汽车人”所配备的能量块。其实，______________________。光伏效应就是太阳光射在硅材料上产生电流直接发电，使其能量达到最佳转换的效果。以硅材料的应用开发形成的产业链条，业内称之为光伏产业。光伏效应的重要条件就是离不开太阳能资源，而太阳能资源则具有永不枯竭的优势。

在太阳能发电系统中，并网发电和独立式发电应用系统已经实实在在地出现在我们的生活之中。在很多大中型城市、甚至一些偏远地区，太阳能路灯的使用已经很普及，还有住宅区的照明、机场照明、医院照明、公交站牌指示灯等，都可以不依赖城市电网供电，只用太阳能电池组件将光能直接转换成了电能，多余的电量被储存在蓄电池里，待需要时再释放出来。

在特殊天气和自然灾害来临时，光伏发电的独特优势更是显现无遗。由于各个组成部分相对密闭，且在生产时大都进行了抗强风、暴雨、地震、雪压等极端恶劣天气的试验，在面对灾害时，光伏独立发电产品往往能够平安度过。当传统电力系统无法供电时，这些太阳能发电设备却可以迅速恢复供电，成为救命的能源。

实践证明，太阳能光伏发电系统的优势，非常适合在偏远山区或牧区应用。其既可以为农牧民提供家庭用电，又可以驱动水泵灌溉农田。这些地方光照强、遮挡少、太阳能资源丰富，独立式光伏发电系统的优势得到了充分的发挥。

中国可谓是名副其实的太阳能资源大国，具备了广泛应用光伏发电技术的地理条件。我国的光照资源主要分布在西北地区。1平方公里可安装100兆瓦光伏阵列，每年可发电1.5亿度。我国有荒漠面积108万平方公里，如果开发利用1%的荒漠，就可以发出相当于2003年全国一年的用电量。丰富的太阳能资源，为光伏发电技术的发展提供了可靠的基础能源。值得欣慰的是，为鼓励新能源的开发和利用，国家近年内出台了一些关于发展新能源的政策，其中《关于实施金太阳示范工程的通知》已公布实施，2013年更是加快了光伏发电示范项目和相关基础能力建设的步伐。体现了国家政策对正在起步阶段的光伏发电技术的扶持和鼓励。

（取材于2013年《科技生活》陈雷博的文章）链接材料：光伏发电系统的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。

下列是为第一段横线处补写的句子。其中最能够使文意完整，贯通的一项是（3分）

A.光伏发电是能形成产业规模的

B.光伏发电是光伏效应的另一种说法

C.光伏发电的原理是很容易理解的

D.光伏发电是光伏效应的一种应用

下列对文章有关内容（含链接材料）的理解与分析，正确的两项是（4分）

A.光伏发电系统属于新兴的能源产业。有传统的煤电水电系统无法比拟的优势，受到很多国家高度重视。

B.光伏发电系统中并网发电应用广泛。所以城市住宅区、机场、医院的照明都可以不依赖城市电网供电。

C.光伏发电系统由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。拥有抵御灾害的能力，被称为救命能源。

D.我国荒漠面积非常广阔，太阳能资源丰富，这为光伏发电技术的广泛应用提供了地理条件和基础能源。

E.我国的光伏发电技术十分成熟，可靠性高，具有非常广阔的发展前景，因而得到国家政策的大力扶持。

下列为本文所拟的标题，恰当的一项是（3分）

A.后来居上的光伏发电

B.光伏发电纵横谈

C.光伏发电与太阳能

D.光伏发电在中国

请帮忙给出每个问题的正确答案和分析，谢谢！

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第7题

光电信号检测电路的测试

实验目的

通过对光伏型与可变电阻型器件的变换电路的测试实验，充分掌据光电检测器件输入电路的各种变换型式，以便根据不同的用途选用不同的电路型式。

实验内容

(1)光伏型器件——硅光电池变换电路(即输入电路)实验。

(2)光电导型(可变电阻型)器件——光敏电阻变换电路(即输入电路)实验。

实验仪器与器材

(1)直流稳压电源

(2)万用表

(3)照度计

(4)硅光电池与光敏电阻各1只

(5)晶体二、三极管和电阻电容元件若干

实验基本原理

1．光伏型光电检测电路

(1)电路变换型式

对于光伏器件，输入电路的基本型式主要有三种，如下图所示。在图(a)中，光伏器件直接和负载电阻连接，这种电路称作无偏置电路；在图(b)的电路中，负载电阻上除串联光伏器件外尚有与器件端电压相反方向的偏置电源，组成反向偏置电路；图(c)是作为能量变换器使用的太阳能电池充电电路。通常光电池多采用图(a)和(c)的电路，光电二极管多采用图(b)的电路。

(2)无偏置电路

下图给出了无偏置光电池输入电路的等效电路(图a)及其计算图解(图b)。对图(a)的回路，可建立的电路方程为

U=IR_L

其中

(15-1)

利用图解计算法，对给定的输入光通量Φ₀，只要选定负载电阻R_L，工作点Q，即可由负载线与光电池相应的伏安曲线的交点确定电流与电压值。如该工作点点处的电流I_Q与电压U_Q即为R_L上的输出值。相对Φ₀的光通量增量±△Φ将形成对应的电流变化±△j和电压变化±△U。

由于光电池特性的非线性，负载电阻的选择会影响光电池的输出信号。例如在下图(a)中，对应于光通量的增加量△Φ=Φ₁-Φ₂，在短路状态下(即R_L=0)，输出电流增量△I=I_sc1-I_sc2，输出电压为零。随着R_L的增大，输出电压随之增大，直到某一临界电阻R_M之后负载上的电压变成饱和，而输出电流逐渐变小，如图(b)所示。另一方面，输入光通量也影响输入电路的工作状态。由图(a)中可以看出，对确定的负载电阻如R_M，当输入光通量较小时，负载上的输出电流和电压近似地随入射光通量成正比例增加，而当入射光通量较大时，输出电流和电压逐渐呈现饱和状态。负载电阻愈大时，则情况愈明显(如图中R₂的情况)。

可以利用式(15-1)定量地描述负载电阻和入射光通量对电路工作状态(I，U，P)的影响，即

(15-2)

(15-3)

(15-4)

根据上述公式，在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率的影响曲线表示在图(b)中。由图(b)中可见，根据所选负载电阻的数值可以把光电池的工作曲线分作四个区域，分别由图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示，对应的四个工作状态为短路或线性电流放大、空载电压输出、线性电压放大和功率放大。下面讨论前三种工作状态。

①短路或线性电流放大

这是一种电流变换状态。在这种状态下，后续电流放大级作为负载从光电池中吸取最大的输出电流。为此，要求负载电阻或后续放大电路输入阻抗尽可能小。由图(a)中可看到，由于R_L很小，输出电流接近于短路电流，它与光通量有良好的线性关系，即

(15-5)

和△I=S△Φ (15-6)

此外，在短路状态下，检测器件的噪声电流较低，从而改善了信噪比，所以最适用于弱光信号的检测。这种短路电流，随检测器件的受光面积的大小而改变。同一片光电池的短路电流随光电检测器件的受光面积成正比的变化曲线，如下图所示，图中A为受光面积。

②空载电压输出

这是一种非线性电压变换状态。此时光电池应通过高输入阻抗变换器与后续放大电路连接，相当于输出开路。其开路电压可写成

(15-7)

式(15-7)表明，光电池的开路电压随入射光通量增大按对数规律增大，并且由于I_p与光电池面积成正比，所以同一光电池的开路电压与光电池光敏面受光面积的对数成正比，如上图所示。必须指出的是，开路电压并不是会无限增大，它的最大值受结势垒高度的限制。通常，光电池的开路电压为0.45～0.6V，因此它的一个优点是，在入射光强从零到某一定值作跳跃变化的光电开关等应用中，可简单地利用U_oc的电压变化而不需加任何偏置电源，即可组成控制电路。此外，由伏安特性可以看到对于较小的入射光通量，开路电压输出变化较大，这对弱光信号的检测特别有利。但光电池开路电压与入射光功率呈非线性关系，同时受温度影响较大，其频率特性也不理想，如果希望得到大的电压输出，则不如采用光电二极管或光电三极管等。

③线性电压输出

从负载电阻对光电池输出电压电流和功率的影像图(b)中的第Ⅲ区域可见，这种工作状态在串联的负载电阻上能得到与输入光通量近似成正比的信号电压，且负载电阻增大有助于提高输出电压。但当负载电阻增大到一定临界值时，输出信号开始发生非线性畸变。为了确定负载电阻的临界条件，我们将式(15-2)展开成幂级数形式为

当时，忽略高阶项，上式可简化为

由于，所以只要满足条件

就可以得到输出电流和输入光功率的线性关系

I=SΦ(15-8)

令最大线性允许光电流为I_M，相应的光通量为Φ_M，则可得到输出最大线性电压的临界负载电阻R_M为

对应于Φ_max±△Φ的输入光功率变化，负载上的电压信号变化为

(15-9)

在线性关系要求不高的情况下，可以利用图解法简单地得到临界电阻R_M的值。如下图所示，在电压轴上作临界电压U_M=0.7U_oc的垂直线，与对应的伏安曲线相交于M点，这样也可以得到临界电阻的负载线。由于临界电阻R_M上的电压U_M为

U_M≈R_MI_M≈0.7U_oc

所以，R_M可近似计算为

(15-10)

式中，U_oc是对应Φ_max时的值，倍数0.7是经验数据。对应的输出电压变化为

(15-11)

2．可变电阻型光电检测电路

下图给出了阻值随输入光通量改变的光敏电阻的伏安特性，它是一组以输入光功率为参量的通过原点的直线簇。由图中可以看出，在一定范围内光敏电阻的阻值不随外电压改变，仅取决于输入光通量Φ或光照度E，并有

式中，G是亮电导，G_p是光电导，G_d是暗电导。

阻值随温度改变的热敏电阻也属于可变电阻型器件，其电阻值表达式为

R_T=R₀(1+α_T)

式中，R_T为温度T时的电阻，R₀为温度T=0时的电阻，α为电阻温度系数，T为温度。当温度变化△T时，电阻的变化量△R_T为

△R_T=R₀α△T

(1)简单输入电路

图(a)是最简单的光敏电阻输入电路，电路的图解计算法表示在图(b)中。由于是线性电路，所以其图解计算比较简单，在建立负载线之后，即可确定对应于输入光通量Φ₁～Φ₃变化的负载电阻上的输出信号。

电路的工作状态也可以用解析法按线性电路规律计算，由图(a)有

(15-12)

(15-13)

当输入光通量变化时，光敏电阻阻值变化△R，从而引起负载电流变化△I，将式(15-12)对R求微分，可得

由于G_p可以写成下列形式

G_p=S_gE=SΦ

所以

故(15-14)

(15-15)

式(15-14)和(15-15)给出了，由于输入光通量的变化△Φ，引起的负载电流和电压的变化量。下面讨论两种典型的工作状态：

①恒流偏置

当负载电阻比光敏电阻大得多，即R_LR的情况下，式(15-12)变成

这时可以认为，负载电流与光敏电阻阻值无关，并近似保持常数，因而这种电路称为恒流偏置电路。同样道理，式(15-14)变成

(15-16)

式(15-16)表明，输出信号电流取决于光敏电阻和负载电阻的比值，与偏置电压成正比。此外，还可以证明恒流偏置的电压信噪比比较高，因此适用于高灵敏度测量，这是它的优点。但是，由于R_L很大，为使光敏电阻正常工作，其偏置电压则需要很高(达100V以上)，这给使用带来不便。通常，可用晶体管来实现恒流偏置，如下图所示。它利用晶体管在线性工作区时集一射极等效交流电阻很大，近似于恒流特性来实现偏置。显然，由于在电路中引入了晶体管及电阻等，将给检测电路引入额外的噪声。