【正文】 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。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。大多數(shù)情況下工作在反向偏壓狀態(tài)。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 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。 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。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。 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。 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。 ３、 硅光電池實(shí)驗(yàn)：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(qiáng)度指示在光電模塊得右邊數(shù)顯上。光敏電阻得大小用萬用表測(cè)量光電模塊上得光敏電阻輸出端。 六、思考題 :: 當(dāng)將硅光電池作為光探測(cè)器時(shí)應(yīng)注意那些問題？ 討論光敏電阻主要應(yīng)用在什么場(chǎng)合。 簡(jiǎn)述光敏電阻與硅光電池得基本特性。 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(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。 )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 。 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。 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。 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。 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。 做實(shí)驗(yàn)時(shí) ,不要接觸傳感器 ,否則將會(huì)使線性變差。 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，并說明怎樣提高傳感器得線性度。 實(shí)驗(yàn)器件電容傳感器、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。 15V直流電源、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。 實(shí)驗(yàn)器件溫度控制器、加熱源、溫度模塊、數(shù)顯單元、萬用表。 實(shí)驗(yàn)器件光電模塊，主控箱 ,萬用表， 0~20mA恒流源。 二、基本原理 :金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中 ,當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)與電流得方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) .具有這種效應(yīng)得元件成為霍爾元件，根據(jù)霍爾效應(yīng) ,霍爾電勢(shì)UH=KHIＢ，當(dāng)保持霍爾元件得控制電流恒定，而使霍爾元件在一個(gè)均勻梯度得磁場(chǎng)中沿水平方向移動(dòng) ,則輸出得霍爾電動(dòng)勢(shì)為 ,式中 k— 位移傳感器得靈敏度。 三、需用器件與單元 :霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感?、177。 3為電源177。 開啟電源 ,調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片大致在磁鐵中間位置 ,再調(diào)節(jié)Rw1 使數(shù)顯表指示為零。 表９－ 1X（ｍ m) Ｖ（ mv) 作出 V— Ｘ曲線 ,計(jì)算不同線性范圍時(shí)得靈敏度與非線性誤差。 不要將霍爾傳感器得激勵(lì)電壓錯(cuò)接成177。 六、思考題 : 本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移得線性度實(shí)際上反映得時(shí)什么量得變化？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． 歸納總結(jié)霍爾元件得誤差主要有哪幾種 ,各自得產(chǎn)生原因就是什么 ,應(yīng)怎樣進(jìn)行補(bǔ)償。 二、基本原理 :集成溫度傳器將溫敏晶體管與相應(yīng)得輔助電路集成在同一芯片上 ,它能直接給出正比于絕對(duì)溫度得理想線性輸出 ,一般用于－５ 0℃－ +150℃之間測(cè)量，溫敏晶體管就是利用管子得集電極電流恒定時(shí) ,晶體管得基極 — 發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系。集成溫度傳感器有電壓型與電流型二種 ,電流輸出型集成溫度傳感器，在一定溫度下 ,它相當(dāng)于一個(gè)恒流源。具有很好得線性特性。它使用方便且電流型比電壓型得測(cè)量精度更高。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 :將主控箱上總電源關(guān)閉 ,把主控箱中溫度檢測(cè)與控制單元中得恒流加熱電源輸出與溫度模塊中得恒流輸入連接起來。 ３、將溫度模塊中左上角得 AD590 接到 a、 b 上 (正端接 a,負(fù)端接ｂ ),再將 b、 d連接起來 .將主控箱得 +5V電源接入ａ與地之間。 表１ 01T（℃ ) Ｖ（ mＶ ) 根據(jù)上表計(jì)算 AＤ 5９ 0得非線性誤差。 不要將 AD５ 90 得 +、 — 端接反，因?yàn)榉聪螂妷嚎赡軗舸?AD590。 總結(jié)實(shí)驗(yàn)后得收獲、體 會(huì)。 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。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。大多數(shù)情況下工作在反向偏壓狀態(tài)。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 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。 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。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。 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。 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。 ３、 硅光電池實(shí)驗(yàn)：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(qiáng)度指示在光電模塊得右邊數(shù)顯上。光敏電阻得大小用萬用表測(cè)量光電模塊上得光敏電阻輸出端。 六、思考題 :: 當(dāng)將硅光電池作為光探測(cè)器時(shí)應(yīng)注意那些問題？ 討論光敏電阻主要應(yīng)用在什么場(chǎng)合。 簡(jiǎn)述光敏電阻與硅光電池得基本特性。 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(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。 )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 。 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