光电三极管伏安特性曲线测试仪设计

光电三极管伏安特性测试仪

1 项目的目的

本项目仪器测试的对象主要NPN 型光电三极管管，基于LaVIEW 本系统能够在硬件设备以及连线不变的前提下，改变框图程序就可以实现各种光电二端元件特性曲线的绘制和参数测试。为了使用方便，可把各个测试任务的子程序整合在一个主程序下，利用软件编程即可构成了一个多功能的测试仪器。

2光电三极管的输出特性曲线

光电三极管输出特性指在一定的光照控制下，光电三极管集电极与发射极间的电压CE U 与电极电流ce I 之间的函数关系，即

()const ?|ce CE E I U ==

光电三极管的输出特性是一簇曲线，即对于每一个确定的光照度E ，都有一条曲线与之对应，如图1所示。根据外加电压和光照的不同，光电三极管可工作于放大区、截止区、饱和区三个工作区。

图1光电三极管输出特性曲线

参考测试电路图2，本设计依照传统三极管测试的方案，采用电压扫描的方

法，基于LaVIEW的光电三极管输出特性的测试包含两帧顺序结构：先用数据采集卡产生线性电压信号扫描CE回路，该电压

U即为X轴的变量，然后通过

采集流过ELVIS平台的电流

I，即得Y轴的电流变量。将两个变量组合即可得

到光电三极管的输出特性曲线。

3 光电三极管扫描测试原理

本论文以测试3DU33型光电三极管参数为例，采用三极管测量最为简单的共射级接法，如图2所示。根据要求用某一照度的光扫描基极回路，采取电压扫描的方法，用电压扫描集电极发射机回路，用PCI6251采集卡采集有关节点的电流，得到一组数据或者特性曲线，改变光照重复以上操作即可得到相关数据和特性曲线。根据测试需要，把采集到的数据送到上位机，经LaVIEW软件通过编程进行处理和显示、存储等，得到光电三极管的特性曲线和相应数据。

图2测量电路

表1 扫描照度推荐表

4 采集卡设置

根据测试要求，对PCI 6251数据采集卡的通道进行如下设置：

（一）模拟输出通道的设置：AO0通道输出扫描电压信号；AO1通道输出模拟电压。

（二）模拟输入通道的设置：AI0通道采集集电极电流信号。

5 光电三极管伏安特性测试仪前面板

图3光电三极管伏安特性测试仪前面板

6光电三极管伏安特性测试仪程序框图

图4光电三极管伏安特性测试仪程序框图

光电管特性的研究讲义

课题光电管特性的研究 1．了解光电效应实验的基本规律和光的量子性；教学目的 2．测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系； 3．测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。重难点 1．光电管的伏安特性和光电特性； 2．最小二乘法处理数据。教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。学时 3个学时一、前言光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。 1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得 1921年和1923年诺贝尔物理学奖。而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。二、实验仪器暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应实验仪（包括24V稳压电源、12V 可调稳压电源、1 3位数子电压表和电流表，分别指示光电管电压、光源电流和光电 2 流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻）。

三、实验原理金属或金属化合物在光的照射下有电子逸出的现象，称为光电效应，或称为光电发射。产生光电发射的物体表面通常接电源负极，所以又称为光电阴极，光电阴极往往不由纯金属制成，而常用锑钯或银氧钯的复杂化合物制成，因为这些金属化合物阴极的电子逸出功远较纯金属小，这样就能在较小光照下得到较大的光电流。把光电阴极和另一个金属电极－阳极仪器封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。光电管在现代科学技术中如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等方面都有重要的应用。 1905年爱因斯坦提出“光子”概念，光是由一些能量E h ν=的粒子组成的粒子流。按照光子理论，光电效应是光子与电子碰撞，光子把全部能量（h ν）传给电子，电子获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的束缚，另一部分成为该电子（光电子）逸出金属表面后的动能。根据能量守恒有 2 max 12 h mv W ν=+ 该式就是著名的爱因斯坦光电效应方程。由于一个电子只能吸收一个光子的能量，该式表明光电子的初动能与入射光的频率呈线性关系，与入射光子数无关。本实验是利用真空光电管来研究这一实验的基本规律，验证爱因斯坦的光电子理论。实验原理图如图5.12－1所示，C 为光电管的阴极，A 为光电管的阳极，调节R ,可在A 、C 两极间获得连续变化的电压。光的强弱决定于光子的多少，当用一定强度的光照射到光电管阴极时，光子（h ν）流射到C 上打出光电子，阴极释放的电子在电场的作用下向阳极迁移，回路中将形成光电流。光电流的大小与光电管两极间电压及光电管阴极的光通量（光通量与光强成正比）都有关。

三极管的伏安特性曲线教案

三极管的伏安特性曲线教学目的：1、了解三极管的输入、输出特性曲线。 2、掌握三极管的输特性和工作状态的判别。教学重点：1、三级管的输出特性。 2、三级管的三种工作状态的判别。教学难点：三极管的输出特性和工作状态的判别。教学设想： 1、教法（1）复习提问：复习前面小灯泡的伏安特性曲线，那么三极管的输出特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线类似吗？那么三极管的输入特性曲线又是怎样的呢？教学过程：一、情景创设，提出问题。提出问题：复习前面小灯泡的伏安特性曲线，那么三极管的输出特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线类似吗？那么三极管的输入特性曲线又是怎样的呢？二、新课讲解：三极管的伏安特性以共发射极接法的电路来讲解三极管的输入输出特性曲线。 1、输入特性（1）观察输入特性曲线说明：ib是输入电流，Vbe是加在B、E两极间的输入电压。共发射极三极管输入特性曲线：在Vce一定时，三极管的输入电压Vbe和输入电流Ib之间的相应数量关系。引导学生观察： 1）Vce=0时，输入特性曲线I和二极管正向伏安特性曲线很相似。 2）Vce=2V时，输入特性曲线如图上曲线II，当Vce=3V、5V时，相应的曲线和Vce=2时的很接近，几乎是重合的，因此用Vce=2V时的曲线II表示它们。（2）结论： Vbe很小时，Ib=0，三极管截止； Vbe大于某值时（门坎电压，硅管约0.5v，锗管约0.2v），三极管中产生Ib，开始导通； Ib在很大范围内变动，Vbe变化很小，近于常数，此数称为三极管工作时的正向压降（硅管约0.7v，锗管约0.3V）。因此可以用Vce=2V时的曲线来表示三极管的输入特性曲线。 2、输出特性三极管的输出特性曲线：在Ib一定时，三极管的输出电压Vce和输出电流Ic 之间的相应数量关系。（一个固定的IB对应一条输出特性曲线，先一条一条的讲曲线，然后再讲输出特性线簇，讲三种工作区域） Ic是输出电流，Vce是输出电压。（主要让学生知道三个工作区域及其特点，这是学生第一次接触这些内容，以老师为主教授这些内容。让学生知道三个区域的特点和在这三种工作状态

光电效应实验报告

南昌大学物理实验报告学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理学111班班级编号：S008实验时间：13时00 分第3周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：光电效应一、实验目的 1、研究光电管的伏安特性及光电特性；验证光电效应第一定律； 2、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 3、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。二、实验仪器普朗克常量测定仪三、实验原理当一定频率的光照射到某些金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。实验示意图如下图中A,K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率v的光射到金属材料做成的阴极K上，就有光电子逸出金属。若在A、K两端加上电压后光电子将由K定向的运动到A，在回路中形成电流I。当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的溢出功W，电子就会从金属中溢出。按照能量守恒原理有

南昌大学物理实验报告学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理111 班级编号：S008实验时间：13 时00分第03周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：此式称为爱因斯坦方程，式中h为普朗克常数，v为入射光频。v存在截止频率，是的吸收的光子的能量恰好用于抵消电子逸出功而没有多余的动能，只有当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电流。不同金属有不同逸出功，就有不同的截止频率。 1、光电效应的基本实验规律（1）伏安特性曲线当光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值。（2）遏制电压及普朗克常数的测量当极间电压为零时，光电流并不等于零，这是因为电子从阴极溢出时还具有初动能，只有加上适当的反电压时，光电流才等于零。

光电效应实验报告

用光电效应测普朗克常数【实验简介】光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小，约为62619 .6。在量子力学中占有重要的角色，马克斯?普朗克在1900年研10 ?-34 s J? 究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于，为辐射电磁波的频率。普朗克常数是自然科学中一个很重要的常量，它可以用光电效应简单而又准确地测量。【实验目的】 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。【实验仪器】 GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。实验主机为：GD-4型光电效应(普朗克常数)实验仪，该仪器包含有微电流放大器和扫描电压源发生器两部分组成的整体仪器。

【实验原理】 1、普朗克常数的测定根据爱因斯坦的光电效应方程： P s E hv W =- （1） (其中：P E 是电子的动能，hv 是光子的能量，v 是光的频率，s W 是逸出功, h 是普朗克常量。)s W 是材料本身的属性，所以对于同一种材料s W 是一样的。当光子的能量s hv W <时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率0v （0/s v W h =）。实验中：将A 和K 间加上反向电压KA U (A 接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压KA U 的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当KA s U U =时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即： s P eU E = （2）这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时，截止电压也不同。将（2）式代入（1）式，得： 0s h U v v e =-（）（3）（其中0/s v W h =）式中h e 、都是常量，对同一光电管0v 也是常量，实验中测量不同频率下的s U ，做出s U v -曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。若电子电荷e 已知，由斜率h k e = 可以求出普朗克常数h 。由直线上的截距可以求出溢出功s W ，由直线在v 轴上的截距可以求出截止频率0v 。如图（2）所示。 2、测量光电管的伏安特性曲线在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流I 与光电管两端的电压AK U 之间存在着一定的关系。理想曲线与实验曲线有所不同，原因有： ①光电管的阴极采用逸出电势低的材料制成，这种材料即使在高真空中也有易氧化的趋向，使阴极表面各处的逸出电势不尽相等，同时，逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高，光电流不是陡然截止，而是较快降低后平缓的趋近零点。

三极管的特性曲线

三极管的特性曲线教学目标: 掌握共射级三极管的输入、输出特性曲线掌握三极管输出特性曲线的分区及各区的特点会判断三极管的工作状态教学重点：三极管输出特性曲线的分区及各区的特点教学难点：三极管的工作状态的判断教学方法：讲授、分析、练习法教学过程：一、新课引入三极管在电路应用时，有三种组态（连接方式），以基极为公共端的共基极组态、以发射极为公共端的共发射极组态和以集电极为公共端的共集电极组态，如图所示。共发射极共集电极共基极由于三极管的接地方式不同，三极管的伏安特性也不同，其中共发射极（简称共射）特性曲线是最常用的。 u i

二、新课讲授 1．共射输入特性曲线当U CE 为某一定值时，基极电流i B 和发射结电压 u BE 之间的关系曲线入下图所示。当U CE =0时，输入特性曲线与二极管的正向伏安特性相似，存在死区电压U on （也称开启电压），硅管U on ≈0.5V ，锗管约0.1V 。只有当U BE 大于U on 时，基极电流i B 才会上升，三极管正常导通。硅管导通电压约0.7V ，锗管约0.3V 。随着U CE 的增大输入特性曲线右移，但当U CE 超过一定数值（U CE >1）后，曲线不再明显右移而基本重合。 2．共射输出特性曲线在基极电流I B 为一常量的情况下，集电极电流i C 和管压降u CE 之间的关系曲线入下图所示。 BE 0 40 输入特性曲线

1）截止区 I B =0曲线以下的区域称为截止区。 2）饱和区 u CE 较小的区域称为饱和区。三极管饱和时的u CE 值称为饱和电压降U CES ，小功率硅管约为0.3V ，锗管约为0.1V 。 3）放大区一族与横轴平行的曲线，且各条曲线距离近似相等的区域称为放大区。此时，表现出三极管放大时的两个特性：①电流受控，即Δi C =βΔi B ；②恒流特性，只要I B 一定，i C 基本不随u CE 变化而变化。例：如图说示是某三极管的输出特性曲线，从曲线上可以大致确定该三极管在U CE =6.5V ，I B =60μA （b 点）附近的β和β值。解：在图示的输出特性曲线上作U CE =6.5V 的垂线，与I B =60μA 的输出特性曲线交于 b 点，由此可得该点对应的4160 105.23 B C =?= =I I β 4020 10)7.15.2(3 B C =?-=??=i i β

三极管伏安特性测量实验报告

值时的Ｉb～Ｕbe曲线。分两种情形来讨论。（１）从图（ａ）来看，Ｕce＝０，即ｃ、ｅ间短路。此时Ｉb与Ｕbe间的关系就是两个正向二极管并联的伏安特性。每改变一次Ｕbe，就可读到一组数据（Ｕbe，Ｉb），用所得数据在坐标纸上作图，就得到图（ｂ）中Ｕce＝０时的输入特性曲线。２）输出特性曲线输出特性曲线是指在Ｉb为不同常量时输出回路中的Ｉc～Ｕce曲线。测试时，先固定一个Ｉb，改变Ｕce，测得相应的Ｉc值，从而可在Ｉc～Ｕce直角坐标系中画出一条曲线。Ｉb取不同常量值时，即可测得一系列Ｉc～Ｕce曲线，形成曲线族，如图所示。三、实验仪器三极管，HY3003D-3型可调式直流稳压电源，万用表、

光电管特性研究

光电管特性的研究光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。 1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。一、教学目的 1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。 2、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。 3、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。二、教学要求 1、实验三小时完成。 2、观察光电管结构和光电效应现象，理解光的量子性。 3、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。 4、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。 5、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线，并对实验结果进行评价，写出合格的实验报告。三、教学重点和难点 1、重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握光电效应迈的实验原理。

2、难点：最小二乘法处理数据。四、讲授内容（约20分钟）采用讲授、讨论、演示相结合的教学方法。 1、光电效应的实验原理。 2、与学生们共同探讨光电效应在现代生产生活中的应用。 (1)光电管利用饱和电流与照射光强的线性关系，实现光信号和电信号之间的转换。如：光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等。 (2)光电倍增管光电倍增管可使光电阴极发出的光电子增至48 10~10倍，在探测弱光方面得到广泛的应用。（3）光电成像器件光电导摄像管等，可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存储和进行处理的图像，广泛地应用于天文学、空间科学、电视等领域。 3、光电管的伏安特性曲线的特点和光电特性的特点，留给学生思考如何用所学知识解释这些特点，并在实验报告中回答。 4、结合仪器演示实验的主要步骤。（1）测光电管的伏安特性曲线 ⑴按教材图5.12－4接好线路，使光电管阳极为高电势，检查正负极插线无误后，打开光电效应仪的电源开关，并预热10分钟。 ⑵选取合适的小灯电流值。测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间 r，并记录。距0 ⑶研究光电管正向伏安特性。由于光电管的伏安特性为非线性曲线，因此，在非线性区域，测试点应多一些。 ⑷测临界截止电压。将光电管接线的极性对调，即在光电管两极加上反向电压，使光电管阳极为负电势，慢慢增大反向电压，记下使光电流刚好为零的电压值，即为临界截止电压。 ⑸研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法。

三极管伏安特性测量实验报告

实验报告课程名称：__电路与模拟电子技术实验 _______指导老师：_____干于_______成绩：__________________ 实验名称：_______三极管伏安特性测量______实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1．深入理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理 2．深入理解和掌握三极管输入、输出伏安特性二、实验原理三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是ＰＮ结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出特性。１）输入特性曲线输入特性曲线是指在输入回路中，Ｕce 为不同常数值时的Ｉb ～Ｕbe 曲线。分两种情形来讨论。（１）从图（ａ）来看，Ｕce ＝０，即ｃ、ｅ间短路。此时Ｉb 与Ｕbe 间的关系就是两个正向二极管并联的伏安特性。每改变一次Ｕbe ，就可读到一组数据（Ｕbe ，Ｉb ），用所得数据在坐标纸上作图，就得到图（ｂ）中Ｕce ＝０时的输入特性曲线。２）输出特性曲线输出特性曲线是指在Ｉb 为不同常量时输出回路中的Ｉc ～Ｕce 曲线。测试时，先固定一个Ｉb ，改变Ｕce ，测得相应的Ｉc 值，从而可在Ｉc ～Ｕce 直角坐标系中画出一条曲线。Ｉb 取不同常量值时，即可测得一系列Ｉc ～Ｕce 曲线，形成曲线族，如图所示。专业：___ _________ 姓名：___ _________ 学号： ______ 日期：_____ ______ 地点：_____ ___

光电效应实验报告

佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日一、实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线； 3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。二、实验仪器光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A ），数据记录仪。三、实验原理 1．光电效应及其基本实验规律当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。GD 为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极；G 为微电流计；V 为电压表；R 为滑线变阻器。单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K 逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A 迁移形成光电流，由微电流计G 可以检测光电流的大小。调节R 可使A 、K 之间获得连续变化的电压AK U ，改变AK U ，测量出光电流I 的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。

图2 光电效应的基本实验规律光电效应的基本实验规律如下：（1）对应于某一频率，光电效应的AK -I U 关系如图2(a)所示。从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当AK 0U U ≤时，光电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，称为截止电压。（2）当AK 0U U ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比，如图2(b)所示。（3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图2(a)所示。（4）截止电压0U 与频率v 的关系如图2(c)所示。0U 与ν成正比。当入射光频率低于某极限值0v （随不同金属而异）时，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。（5）光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0v ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为910-秒的数量级。 2．爱因斯坦光电效应方程上述光电效应的实验规律无法用电磁波的经典理论解释。为了解释光电效应现象，爱因斯坦根据普朗克的量子假设，提出了光子假说。他认为对于频率为ν的光波，每个光子的能量为E h ν=，h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次性为金属中的电子全部吸收，而无须积累能量的时间。电子把该能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，另一部分就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程 201 2 h m W νυ=+ （1）式中，W 为被光线照射的金属材料的逸出功，2 012m υ为从金属逸出的光电子的最大初动能。由式（1）可知，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低（即加反向电压）时，也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电

三极管特性实验报告

三极管特性实验报告篇一：三极管伏安特性测量实验报告实验报告课程名称：__电路与模拟电子技术实验_______指导老师：_____干于_______成绩：__________________ 实验名称：_______三极管伏安特性测量______实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1．深入理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理2．深入理解和掌握三极管输入、输出伏安特性二、实验原理三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是ＰＮ结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出特性。１）输入特性曲线输入特性曲线是指在输入回路中，Ｕce为不同常数值时的Ｉb～Ｕbe曲线。分两种情形来讨论。（１）从图（ａ）来看，Ｕce＝０，即ｃ、ｅ间短路。

此时Ｉb与Ｕbe间的关系就是两个正向二极管并联的伏安特性。每改变一次Ｕbe，就可读到一组数据（Ｕbe，Ｉb），用所得数据在坐标纸上作图，就得到图（ｂ）中Ｕce＝０时的输入特性曲线。２）输出特性曲线输出特性曲线是指在Ｉb为不同常量时输出回路中的Ｉc～Ｕce曲线。测试时，先固定一个Ｉb，改变Ｕce，测得相应的Ｉc值，从而可在Ｉc～Ｕce直角坐标系中画出一条曲线。Ｉb取不同常量值时，即可测得一系列Ｉc～Ｕce曲线，形成曲线族，如图所示。三、实验仪器三极管，HY3003D-3型可调式直流稳压电源，万用表、电子技术实验箱。四、实验步骤 1．输入特性的测量 Rb=100KΩ。取Vcc=0以及5V，输入不同的Vbb，测出Vbe以及VRb，间接测出ib。将所得的数据写入表格并画出图线。 2.输出特性的测量 Vbb=5V，Rc=470Ω。取Rb=100KΩ和400KΩ。输入不同的Vcc，测量Vce和VRc，间接测量出ic。将所得的数据写入表格并画出图线。五、数据记录与处理

光电效应物理实验报告

光电效应实验目的： (1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解 (2)测量普朗克常量h。实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。 3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：

4) 对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。V0与成正比关系。当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。 5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。实验内容及测量： 1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm365577 频率 / 截止电压/V 频率和截止电压的变化关系如图所示：

由图可知：直线的方程是:y= 所以: h/e=× , 当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。根据线性回归理论：可得：k=，与EXCEL给出的直线斜率相同。我们知道普朗克常量, 所以，相对误差： 2 测量光电管的伏安特性曲线 1）用的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示： 4mm光阑 I-V AK的关系 V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I

三极管伏安特性测量实验报告

课程名称：__电路与模拟电子技术实验_______指导老师：_____干于_______成绩：__________________ 实验名称：_______三极管伏安特性测量______实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1．深入理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理 2．深入理解和掌握三极管输入、输出伏安特性二、实验原理三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是ＰＮ结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出特性。１）输入特性曲线输入特性曲线是指在输入回路中，Ｕce为不同常数值时的Ｉb～Ｕbe曲线。分两种情形来讨论。（１）从图（ａ）来看，Ｕce＝０，即ｃ、ｅ间短路。此时Ｉb与Ｕbe间的关系就是两个正向二极管并联的伏安特性。每改变一次Ｕbe，就可读到一组数据（Ｕbe，Ｉb），用所得数据在坐标纸上作图，就得到图（ｂ）中Ｕce＝０时的输入特性曲线。２）输出特性曲线输出特性曲线是指在Ｉb为不同常量时输出回路中的Ｉc～Ｕce曲线。测试时，先固定一个Ｉb，改变Ｕce，测得相应的Ｉc值，从而可在Ｉc～Ｕce直角坐标系中画出一条曲线。Ｉb取不同常量值时，即可测得一系列Ｉc～Ｕce曲线，形成曲线族，如图所示。

三、实验仪器三极管，HY3003D-3型可调式直流稳压电源，万用表、电子技术实验箱。四、实验步骤 1．输入特性的测量 Rb=100KΩ。取Vcc=0以及5V，输入不同的Vbb，测出Vbe以及V Rb，间接测出i b。将所得的数据写入表格并画出图线。 2.输出特性的测量 Vbb=5V，Rc=470Ω。取Rb=100KΩ和400KΩ。输入不同的Vcc，测量Vce和V Rc，间接测量出i c。将所得的数据写入表格并画出图线。五、数据记录与处理

光电效应实验报告

佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日一、实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线； 3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。二、实验仪器光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A），数据记录仪。三、实验原理 1．光电效应及其基本实验规律当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。GD为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K为光电管阴极，A为光电管阳极；G为微电流计；V为电压表；R为滑线变阻器。单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K 逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A迁移形成光电流，由微电流计G可以检测光电流的大小。调节R可使A、K之间获得连续变化的电压AK U，改变 AK U，测量出光电流I的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。图2 光电效应的基本实验规律光电效应的基本实验规律如下：（1）对应于某一频率，光电效应的 AK -I U关系如图2(a)所示。从图中可见，对一定的频率，有一图1 光电效应实验示意图

实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题

二极管伏安特性曲线测量方法

二极管伏安特性曲线测量方法电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。 1、实验原理晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN 结被反向击穿。 2、实验方法 2.1 伏安法图2.1.1 伏安法测二极管伏安特性曲线电路图电流表外接法：如图2.1.1所示（开关K 打向2位置）[1]，此时电压表的读数等于二极管两端电压D U ；电流表的读数I 是流过二极管和电压表的电流之和（比实际值大），即I =D I +Iv 。由欧姆定律可得： I=V/Rv+V/D R (1.1)

用V 、I 所作伏安特性曲线电流是电压表和二极管的电流之和，显然不是二极管的伏安特性曲线，所用此方法测量存在理论误差。在测量低电压时，二极管内阻较大，误差较大，随着测量点电压升高，二极管内阻变小，误差也相对减小；在测量二极管正向伏安曲线时，由于二极管正向内阻相对较小，用此方法误差相对较小。表2.1.1 电流表外接法测二极管正向伏安特性曲线测量数据此次测量用作标纸绘图绘出伏安曲线电流表内接法：如图2.1.1所示（开关K 打向1位置），这时电流表的读数I 为通过二极管D 的电流，电压表读数是电流表和二极管电压之和，U =D U +A U 。由欧姆定律可得：U =I （D R +A R ）此方法作曲线所用电压值是二极管和电流表电压之和，存在理论误差，在测量过程中随着电压U 提高，二极管的等效内阻D R 减小，电流表作用更大，相对误差增加；小量程电流表内阻A R 较大，引起误差较大。但此方法在测量二极管反向伏安特性曲线时，由于二极管反向内阻特别大，故误差较小。表2.1.2 电流表内接法测量二极管正向伏安特性曲线测量数据此次测量用作标纸绘图绘出伏安曲线表2.1.3 电流表内接法测量二极管反向伏安特性曲线数据此次测量在上图作标纸中绘出伏安曲线采用伏安法测量时由于电压或电流总有其一不能准确测得，结果总存在理论误差，测量结果较粗略，但此方法电路简单，操作方便。 2.2 补偿法补偿法测量基本原理如图2.2.1所示[2]。

光电效应实验报告

1，实验目的： 1．了解光电效应的基本规律，并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。 2．通过对五种不同频率的反向截止电压的测定，由直线图形，求出“红限”频率。

实验原理图1 光电管的起始I—V特性2

2，实验要求： 1．学习测定普朗克常量的一种实验方法； 2．学习用滤色片获得单色光的方法； 3．学习用实验研究验证理论的方法，加深光电效应对光量子理论的理解 3，实验原理 1.光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸

出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为式中，为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程：（1）式中，为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，为从金属逸出的光电子的最大初动能。由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。显然，有（2）

三极管特性曲线测量

实验报告课程名称：电路与电子实验Ⅱ 指导老师： yyy 成绩：__________________ 实验名称：三极管特性曲线测量实验类型：模电同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的 1.理解二极管的单向导通性 2.理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理 3.理解三极管的输入、输出伏安特性 4.学习三极管伏安特性的手工测试方法 5.了解二极管、三极管特性的自动测量 6.通过整流电路的实验，加深理解二极管单向导电特性,学习二极管在整流电路中的工作特性二、实验内容 1．测量二极管的伏安特性 2. 测量三极管的输入伏安特性 3．测量三极管的输出伏安特性 4. 二极管三极管特性的自动化测量 5.全波整流电路，输出分别接电阻、电容以及电阻电容并联时，测量输入输出；验证滤波效果。三、实验原理 1. 二极管伏安特性： (1) 单向导电性（2）伏安特性受温度影响二极管重要参数： (1) 最大整流电流IF(2)反向击穿电压V(BR) (2) 反向电流IR 二极管PN 结特性决定了二极管的单向导电性 2. 三极管伏安特性： E 、B 、C---发射极，基极，集电极

● 共射极输入特性：()|CE B BE v C i f v == ● 共射极输出特性: ()|B C CE i C i f v == 饱和区、放大区、截止区 A.输入特性曲线输入特性曲线是指在三极管共射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压CE v 维持固定值时，基极、发射极之间的电压 BE v 和基极电流B i 之间的关系曲线。当CE v =0V 时，类似于发射结的正向伏安特性曲线。随着CE v 增大，特性曲线右移。 B.输出特性曲线输出特性曲线是指在三极管共射极连接的情况下，当三极管的基极电流B i 维持固定值时，集电极、发射极之间的电压CE v 和集电极电流C i 之间的关系曲线。从曲线中可以观察到截止区、饱和区、放大区、过损耗区等三极管工作的四个区域，并可根据曲线给出三极管的主要参数。三极管-晶体管BJT 的主要参数： 1) 电流放大系数β 2) 极间反向电流：集电极基极间反向饱和电流CBO I 集电极发射极间的穿透电流CEO I 3) 极限参数: 集电极最大允许电流集电极最大允许功率损耗反向击穿电压四、实验设备 1、模电实验箱 2、S9013晶体三极管 3、普通万用表、数字万用表和数字电流源 4、示波器 5、电子计算机及相应的程控自动测量软件

二极管伏安特性曲线的研究

二极管伏安特性曲线的研究一、设计目的电路中有各种电学元件，如晶体二极管和三极管，光敏和热敏元件等。人们通常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以典雅为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压——电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。该设计通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的导电性的实质，使我们在设计电路时能够准确的选择二极管。二、设计原理 1、二极管的伏安特性（1）二极管的伏安特性方程为：式中，Is为反向饱和电流，室温下为常数；u为加在二极管两端电压；UT 为温度的电压当量，当温度为室温27℃时，UT≈26mV。当PN结正向偏置时，若u≥UT，则上式可简化为：IF≈ISeu/UT。当PN结反向偏置时，若︱u︱≥UT，则上式可简化为：IR≈－IS。可知- IS 与反向电压大小基本无关，且IR越小表明二极管的反向性能越好。对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近其导通电压时，电流急剧增加，二极管导通后，电压少许变化，电流的变化都很大。对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。二极管伏安特性示意图1、2所示。

图1锗二极管伏安特性图2硅二极管伏安特性 2、二极管的伏安特性曲线下面我们以锗管为例具体分析，其特性曲线如图3所示，分为三部分：图3 半导体二极管(硅管)伏安特性： (a)正向特性 ①OA段为死区，此时正偏电压称为死区电压Uth，硅管0.5V，锗管0.1V。 ②AB段为缓冲区。③BC段为正向导通区。当u≥Uth时，二极管才处于完全导通状态，导通电压UF基本不变。硅管为0.7~0.8V,一般取0.7V，锗管为0.2~0.3V，通常取0.2V。当二极管为理想二极管时，UF=0。 (b)反向特性如图OD段所示，二极管处于截止状态，在电路中相当于开关处于关断状态。 (c)反向击穿特性

三极管伏安特性测量实验报告

专业：________ 姓名：________ 学号：日期：— 地点：_______ 课程名称：—电路与模拟电子技术实验__________ 指导老师：干于________ 成绩：___________________ 实验名称：三极管伏安特性测量________ 实验类型：—同组学生姓名: ____________ 一、实验目的和要求（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得一、实验目的 1 ?深入理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理 2. 深入理解和掌握三极管输入、输出伏安特性二、实验原理三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是PN结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出特性。 1）输入特性曲线输入特性曲线是指在输入回路中，U ce为不同常数值时的I b?U be曲线。分两种情形来讨论。（1）从图（a）来看，U ce =0,即c、e间短路。此时I b与U be间的关系就是两个正向二极管并联的伏安特性。每改变一次U be,就可读到一组数据（U be,I b）,用所得数据在坐标纸上作图，就得到图（b）中U ce =0时的输入特性曲线。 b为不同常量时输出回路中的I c?U ce曲线。测试时，先固定一个I b, 从而可在 I c?U ce直角坐标系中画出一条曲线。I b取不同常量值时，即形成曲线族，如图所示。 G = lOOpA (b) 护;^比弟实验报告二、实验内容和原理（必填）四、操作方法和实验步骤 2）输出特性曲线输出特性曲线是指在I 改变U ce, 测得相应的I c值, 可测得一系列 I c?U ce曲线, 6