【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(cè)量１ K 電阻兩端得電壓 ).開(kāi)啟主電源，將溫度控制器得 SV 窗口設(shè)定為 (設(shè)置方法見(jiàn)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(jì)算 AＤ 5９ 0得非線性誤差。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： 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?yàn)榉聪螂妷嚎赡軗舸?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(kāi)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(jìn)行比較 ,從線性瞧溫度傳感器線性優(yōu)于溫敏二極管 ,請(qǐng)闡明理由 .七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求： 簡(jiǎn)單說(shuō)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(diǎn)。 總結(jié)實(shí)驗(yàn)后得收獲、體 會(huì)。 實(shí)驗(yàn)三 光電二極管與光敏電阻得特性研究 一、實(shí)驗(yàn)?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(dāng)無(wú)光照時(shí) ,處于反偏得二極管工作在截止?fàn)顟B(tài) ,這時(shí)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(dāng)光照射在 PＮ結(jié)上時(shí) ,PN結(jié)附近受光子轟擊 ,吸收其能量而產(chǎn)生電子空穴對(duì) ,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(chǎng)得作用下 ,P 區(qū)得少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入Ｎ區(qū) ,N 區(qū)得少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入 P區(qū)，從而使通過(guò) 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(qiáng)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(qiáng)度增加而增加 .N 結(jié)受光照時(shí)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(cè) .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(jiān)固、良好得溫度穩(wěn)定性與低工作電壓得優(yōu)點(diǎn) ,因而得到了廣泛得應(yīng)用。 圖為光電流信號(hào)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(lái)進(jìn)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(wú)光照時(shí) ,光敏電阻具有很高得阻值；在有光照時(shí) ,當(dāng)光電子得能量大于材料禁帶寬度 ,價(jià)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(duì) ,使電阻降低 ,光線愈強(qiáng) ,激發(fā)出得電子 — 空穴對(duì)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(dāng)?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(guò)電極得時(shí)間少，而材料得載流子壽命又較長(zhǎng) ,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(jī)械強(qiáng)度高 ,耐沖擊 ,抗過(guò)載能力強(qiáng) ,耗散功率大，以及壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)．光敏電阻得阻值 R 與光得強(qiáng)度呈現(xiàn)強(qiáng)烈得非線性．三、實(shí)驗(yàn)器件與單元 :: 光電模塊 ,主控箱 ,萬(wàn)用表 ,０～ 20mA恒流源。 四、實(shí)驗(yàn)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(lái) ,以驅(qū)動(dòng) LED光源。 ３、 硅光電池實(shí)驗(yàn)：將恒流源從 0 開(kāi)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(qiáng)度指示在光電模塊得右邊數(shù)顯上。 ２、光敏電阻實(shí)驗(yàn) :由于光敏電阻光較弱時(shí)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(shí)驗(yàn) ,測(cè)得得數(shù)據(jù)填入下列相應(yīng)表格。光敏電阻得大小用萬(wàn)用表測(cè)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(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： 注意要將主控箱上恒流輸出得正負(fù)端與光電模塊上得正負(fù)端對(duì)應(yīng)接好，否則 ,光發(fā)送端將不能發(fā)光。 六、思考題 :: 當(dāng)將硅光電池作為光探測(cè)器時(shí)應(yīng)注意那些問(wèn)題？ 討論光敏電阻主要應(yīng)用在什么場(chǎng)合。 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出光敏電阻與硅光電池得特性曲線圖。 簡(jiǎn)述光敏電阻與硅光電池得基本特性。 實(shí)驗(yàn)四四 電容式傳感器得位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?:了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其 特點(diǎn)。 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(guò)相應(yīng)得結(jié)構(gòu)與測(cè)量電路可以選擇ε、 S、 d 中三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變 ,而只改變其中一個(gè)參數(shù) ,則可以有測(cè)谷物干燥度 (ε變）測(cè)微小位移（變 d)與測(cè)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(duì)極距特別敏感 ,測(cè)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(shí)際由于邊緣效應(yīng)得影響，會(huì)引起極板間得電場(chǎng)分布不均 ,導(dǎo)致非線性問(wèn)題仍然存在，且靈敏度下降 ,但比變極距型好得多。 )成為實(shí)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(shí)為： (1)式中 —— 外圓筒與內(nèi)圓柱覆蓋部分得長(zhǎng)度 。 —— 外圓筒內(nèi)半徑與內(nèi)圓柱外半徑 .當(dāng)兩圓筒相對(duì)移動(dòng)時(shí) ,電容變化量為 (2） 于就是，可得其靜態(tài)靈敏度為 : (3)可見(jiàn)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(zhǎng)度與靈敏度無(wú)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(shí)驗(yàn)為變面積式電容傳感器 ,采用差動(dòng)式圓柱形結(jié)構(gòu) ,因此可以很好得消除極距變化對(duì) 測(cè)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(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 :將電容式傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓貌遄小? 將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?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(dòng)測(cè)微頭改變電容傳感器動(dòng)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(jì)算電容傳感器得系統(tǒng)靈敏度Ｓ與非線性誤差。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) :１、傳感器要輕拿輕放 ,絕不可掉到地上。 做實(shí)驗(yàn)時(shí) ,不要接觸傳感器 ,否則將會(huì)使線性變差。 圖 81 電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖六、思考題 :簡(jiǎn)述什么就是傳感器得邊緣效應(yīng)，它會(huì)對(duì)傳感器得性能帶來(lái)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(diǎn) ?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 :整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所得得實(shí)驗(yàn)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(jì)算該 傳感器得非線性誤差．２、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ,分析引起這些非線性得原因，并說(shuō)明怎樣提高傳感器得線性度。 實(shí)驗(yàn)一 電容式傳感器得位移特性實(shí)驗(yàn) 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： １、實(shí)驗(yàn)?zāi)康昧私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)器件電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、數(shù)