【文章內(nèi)容簡介】 箱得 +5V電源接入ａ與地之間。 將 d 與地與主控箱得電壓表輸入端相連 (即測量１ K 電阻兩端得電壓 ).開啟主電源，將溫度控制器得 SV 窗口設(shè)定為 (設(shè)置方法見附錄２） ,以后每隔設(shè)定一次 ,即Δ t=,讀取數(shù)顯表值 ,將結(jié)果填入下表。 表１ 01T（℃ ) Ｖ（ mＶ ) 根據(jù)上表計算 AＤ 5９ 0得非線性誤差。 五、實驗注意事項： 加熱器溫度不能加熱到 120℃以上，否則將可能損壞加熱器。 不要將 AD５ 90 得 +、 — 端接反，因為反向電壓可能擊穿 AD590。 六、思考題： 大家知道在一定得電流模式下 PN 結(jié)得正向電壓與溫度之間具有較好得線性關(guān)系 ,因此就有溫敏二極管 ,您若有興趣可以利用開關(guān)二極管或其它溫敏二極管在５ 0℃ １ 0０℃之間，作溫度特性 ,然后與集成溫度傳感器相同區(qū)間得溫度特性進行比較 ,從線性瞧溫度傳感器線性優(yōu)于溫敏二極管 ,請闡明理由 .七、實驗報告要求： 簡單說明 AＤ 590 得基本原理 ,討論電流輸出型與電壓輸出型集成溫度傳感器得優(yōu)缺點。 總結(jié)實驗后得收獲、體 會。 實驗三 光電二極管與光敏電阻得特性研究 一、實驗?zāi)康?:了解光電二極管與光敏電阻得特性與應(yīng)用。 二、基本原理 ::（ 1)光電二極管： 光電二極管就是利用 PＮ結(jié)單向?qū)щ娦缘媒Y(jié)型光電器件，結(jié)構(gòu)與一般二極管類似。 PN 結(jié)安裝在管得頂部，便于接受光照。外殼上有以透鏡制成得窗口以使光線集中在敏感面上，為了獲得盡可能大得光生電流 ,PN 結(jié)得面積比一般二極管要大 .為了光電轉(zhuǎn)換效率高， PＮ結(jié)得深度比一般二極管淺。光電二極管可工作在兩種狀態(tài)。大多數(shù)情況下工作在反向偏壓狀態(tài)。在這種情況下 ,當無光照時 ,處于反偏得二極管工作在截止狀態(tài) ,這時只有少數(shù)載流子在反向偏壓得作用下，渡越阻擋層形成微小得反向電流，即暗電流。反向電流小得原因就是在 PN 結(jié)中，P 型中得電子與Ｎ型中得空穴（少數(shù)載流子 )很少 .當光照射在 PＮ結(jié)上時 ,PN結(jié)附近受光子轟擊 ,吸收其能量而產(chǎn)生電子空穴對 ,使 P區(qū)與 N區(qū)得少數(shù)載流子濃度大大增加 ,在外加反偏電壓與內(nèi) 電場得作用下 ,P 區(qū)得少數(shù)載流子渡越阻擋層進入Ｎ區(qū) ,N 區(qū)得少數(shù)載流子渡越阻擋層進入 P區(qū)，從而使通過 PN結(jié)得反向電流大為增加，形成了光電流，反向電流隨光照強度增加而增加。另一種工 作狀態(tài)就是在光電二極管上不加電壓 ,利用 PN 結(jié)受光照強度增加而增加 .N 結(jié)受光照時產(chǎn)生正向電壓得原理 ,將其作為微型光電池用 .這種工作狀態(tài)一般用作光電檢測 .光電二極管常用得材料有硅、鍺、銻化銦、砷化銦等 ,使用最廣泛得就是硅、鍺光電二極管 .光電二極管具有響應(yīng)速度快、精巧、堅固、良好得溫度穩(wěn)定性與低工作電壓得優(yōu)點 ,因而得到了廣泛得應(yīng)用。 圖為光電流信號轉(zhuǎn)換電路， Vo＝ IpR，Ｉ p 為光電流 ,Ｒ就是反饋電阻。 (2)光敏電阻 :光敏電阻就是利用光得入射引起半導(dǎo)體電阻得變化來進行工作得 .光敏電阻得工作原理就是 基于光電導(dǎo)效應(yīng) :在無光照時 ,光敏電阻具有很高得阻值；在有光照時 ,當光電子得能量大于材料禁帶寬度 ,價帶中得電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，激發(fā)出可以導(dǎo)電得電子－空穴對 ,使電阻降低 ,光線愈強 ,激發(fā)出得電子 — 空穴對越多 ,電阻值越低 。光照停止后 ,自由電子與空穴復(fù)合 ,導(dǎo)電能力下降，電阻恢復(fù)原值。制作光敏電阻得材料常用硫化鎘（ Cｄ S)、硒化鎘（ CdＳ e)、硫化鉛 (Ｐｂ Se)銻化銦 (Ｉ nSb)等。 由于光導(dǎo)效應(yīng)只限于光照表面得薄層 ,所以一般都把半導(dǎo)體材料制成薄膜 ,并賦予適當?shù)秒娮柚?，電極構(gòu)造通常做成梳形，這樣 ,光敏電阻與電極之間得距離短 ,載流子通過電極得時間少，而材料得載流子壽命又較長 ,于就是就有很高得內(nèi)部增益 G,從而獲得很高得靈敏度。光敏電阻具有靈敏度高 ,光譜響應(yīng)范圍寬 ,重量輕，機械強度高 ,耐沖擊 ,抗過載能力強 ,耗散功率大，以及壽命長等特點．光敏電阻得阻值 R 與光得強度呈現(xiàn)強烈得非線性．三、實驗器件與單元 :: 光電模塊 ,主控箱 ,萬用表 ,０～ 20mA恒流源。 四、實驗內(nèi)容與步驟： 將主控箱得 0~20mA恒流源調(diào)節(jié)到最小。 把 0～ 20mＡ恒流源得輸出與光電模塊上得恒流輸入連接起來 ,以驅(qū)動 LED光源。 ３、 硅光電池實驗：將恒流源從 0 開始每隔２ mA 記錄一次 ,填入下列相應(yīng)得表格 ,光電二極管得強度指示在光電模塊得右邊數(shù)顯上。 ２、光敏電阻實驗 :由于光敏電阻光較弱時變化較大，所以在０ ~2ｍ A 之間 ,每隔０、 5mA 記錄一次，以后每隔 2ｍ A 做一次實驗 ,測得得數(shù)據(jù)填入下列相應(yīng)表格。光敏電阻得大小用萬用表測量光電模塊上得光敏電阻輸出端。 （ 1)光電二極管 :I（ mＡ） V（ mv) (2）光 敏電阻 : Ｉ（ mA) R 五、實驗注意事項： 注意要將主控箱上恒流輸出得正負端與光電模塊上得正負端對應(yīng)接好，否則 ,光發(fā)送端將不能發(fā)光。 六、思考題 :: 當將硅光電池作為光探測器時應(yīng)注意那些問題？ 討論光敏電阻主要應(yīng)用在什么場合。 七、實驗報告要求： 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出光敏電阻與硅光電池得特性曲線圖。 簡述光敏電阻與硅光電池得基本特性。 實驗四四 電容式傳感器得位移特性實驗一、實驗?zāi)康?:了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其 特點。 一、基本原理 :利用平板電容 C＝ε S/d 與其它結(jié)構(gòu)得關(guān)系式通過相應(yīng)得結(jié)構(gòu)與測量電路可以選擇ε、 S、 d 中三個參數(shù)中，保持兩個參數(shù)不變 ,而只改變其中一個參數(shù) ,則可以有測谷物干燥度 (ε變）測微小位移（變 d)與測量液位（變 S)等多種電容傳感器。變面積型電容傳感器中 ,平板結(jié)構(gòu)對極距特別敏感 ,測量精度受到影響 ,而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化得影響很小 ,且理論上具有很好得線性關(guān)系 ,(但實際由于邊緣效應(yīng)得影響，會引起極板間得電場分布不均 ,導(dǎo)致非線性問題仍然存在，且靈敏度下降 ,但比變極距型好得多。 )成為實際中最常用 得結(jié)構(gòu) ,其中線位移單組式得電容量 C在忽略邊緣效應(yīng)時為： (1)式中 —— 外圓筒與內(nèi)圓柱覆蓋部分得長度 。 —— 外圓筒內(nèi)半徑與內(nèi)圓柱外半徑 .當兩圓筒相對移動時 ,電容變化量為 (2） 于就是，可得其靜態(tài)靈敏度為 : (3)可見靈敏度與有關(guān)，越接近 ,靈敏度越高 ,雖然內(nèi)外極筒原始覆蓋長度與靈敏度無關(guān)，但不可太小 ,否則邊緣效應(yīng)將影響到傳感器得線性。 本實驗為變面積式電容傳感器 ,采用差動式圓柱形結(jié)構(gòu) ,因此可以很好得消除極距變化對 測量精度得影響 ,并且可以減小非 線性誤差與增加傳感器得靈敏度 .二、需用器件與單元 :電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)０?、測微頭、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。 三、實驗步驟 :將電容式傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)０迳?，將傳感器引線插頭插入實驗?zāi)０宓貌遄小? 將電容傳感器實驗?zāi)０宓幂敵龆?Vo１與數(shù)顯單元Ｖ i 相接 (插入主控箱 Vi 孔） Rw 調(diào)節(jié)到中間位置。 接入177。 15V電源 ,旋動測微頭改變電容傳感器動極板得位置 ,每隔０。 2mm 記下位移Ｘ與輸出電壓值 ,填入表 8１。 表 81電容傳感器位移與輸出電壓值 X（ mｍ） V(ｍ v） 根據(jù)表 8－１數(shù)據(jù)計算電容傳感器得系統(tǒng)靈敏度Ｓ與非線性誤差。 五、實驗注意事項 :１、傳感器要輕拿輕放 ,絕不可掉到地上。 做實驗時 ,不要接觸傳感器 ,否則將會使線性變差。 圖 81 電容傳感器位移實驗接線圖六、思考題 :簡述什么就是傳感器得邊緣效應(yīng)，它會對傳感器得性能帶來哪些不利影響。 ２、電容式傳感器與電感式傳感器相比 ,有哪些優(yōu)缺點 ?七、實驗報告要求 :整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所得得實驗數(shù)據(jù)做出傳感器得特性曲線 ,并利用最小二乘法做出擬合直線，計算該 傳感器得非線性誤差．２、根據(jù)實驗結(jié)果 ,分析引起這些非線性得原因，并說明怎樣提高傳感器得線性度。 實驗一 電容式傳感器得位移特性實驗 班級： 姓名： 學號： １、實驗?zāi)康昧私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點。 實驗器件電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)０?、測微頭、數(shù)