使用ML8511验证饱和光电流强度与入射光强度成正比
一、紫外线传感器ML8511原理
图1 ML8511紫外线传感器结构图
一些资料里介绍紫外线传感器是基于光电发射效应，但实际上这一类传感器不全是这一种原理。中文网络上比较流行一篇《紫外线传感器及其应用》的文章，是1989年《真空电子技术》上面摘选来的，介绍了几十年前的普遍的早期的紫外线传感器原理——光电发射效应，致使不少电子技术普及型网站都持有相同的宣讲口径——这误导性不弱。比如，今日比较普通且常用的ML8511紫外线传感器是对UVA和UVB段紫外敏感的光电二极管，如图1，它不是向电极外发射光电子的外光电效应，而是光电子存留于电极之内形成光电流的光电导效应。
ML8511被设计成工作于反向偏压下，从图2的伏安特性曲线中可以看到，当光电流饱和时，一个光照强度对应一个特定电流，和外光电效应相同，有饱和光电流强度正比于入射光强度。
图2 光电二极管伏安特性曲线
二、用ML8511半定量验证饱和光电流强度正比于入射光强度
1.为什么是半定量验证？
因为我们的测量并不是非常严格，它仍然走的是居家实验的思路——在抗疫期间，人们以为网络无所不能，但物理实验根本无法全部复现，所以仿真也好、模拟也好，都代替不了真正的实验。
我没有尺子，所以自己制作了一把，图3。没有点光源，所以用手机的手电筒。没有紫外灯，所以借助手机手机筒中的不丰富的紫外成分，以及办公室里发现的一个护眼灯。半定量验证——当然也可以说是探究——还有一个原因，我发现高中居家实验也好、制式实验也好，凡寻找两物理量、的、关系的实验，一般误差都比较大，甚至很难确切地说它到底是线性的，还是某曲线上的一小部分，取不取倒数、取不取对数，效果相差都不太多。
图3 纸张多次对折的边缘可作为刻度尺
2.如何来验证？
我们把手机的手电筒看作点光源，可知距离手机处，总光能分布在球面上，于是单位面积上的光能
因为饱和光电流强度正比于入射光强度，则
ML8511自带内置微电流转电压的放大器，这样光电流强度可以通过ML8511送给Arduino，Arduino读出模拟量，送给电脑串口，这个数值正比于光电流强度，我们就把它视为光电流即可。可以通过我们自制的尺量出来，只要读出格数即可。
作图象，考虑到无光照时即有暗电流，若图象可拟合为一次函数形式，光电效应规律即得到验证。
3.电路图和实验装置图
ML8511要求3.3V供电，也能接成5V供电。因为Arduino UNO自带3.3V脚，直接按要求接线，ML8511-Arduino、3.3V-3.3V、OUT-A0、GND-GND、EN-3.3V、3.3V-A1。实际装置和操作如图4。
图4 实验装置图
打开手机手电筒，从某一格处保持手电筒对准ML8511上透光窗不变，逐次向传感器靠近，记录串口读出的光电流数据，记录光电流和光源距传感器的距离。
4.数据及数据处理
从图5数据上大体能看到在光源距离ML8511有5个以上的格时，ML8511基本没反应，这也说明这个传感器就是适于业余玩家的产品，真正做些什么，似乎并不能使用它。
图5 记录数据，左列距离、右列电流
之后把数据送给Origin(刚好还没卸载这个大家伙)，之后计算列、拟合、输出报告等。图6。
图6 计算列及线性拟合
本来高质量的数据就不多，但是观察就能看到右上角的数据点偏差相当之大，在设置拟合区域时直接把它删掉了。Origin给出相关系数为0.96249，并贴心地给出Pearson's r，为0.98107，得到线性方程
实验目的达成。
三、不确切处
ML8511灵敏度问题。这种传感器一般用于创客活动如小车发现火焰等设计，但从实验看，似乎不够灵敏。
ML8511敏感波长问题。UV-A(320-400nm)和UV-B(280-320nm)能引起ML8511反应，但这种传感器并未设为“日盲”、“红外盲”等，用红光激光笔直接照射，ML8511立即报出光电流巨大数据，表明这个传感器似乎受其他波段光能影响很大。