文档介绍：实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验
一、 实验目的：
了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生 电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元实验目的：
了解光电二极管和光敏电阻的特性与应用。
二、基本原理：
（1）光电二极管：
光电二极管是利用PN结单向导电性的结型光电器件，结构与一般二极管类似。PN结安装 在管的顶部，便于接受光照。外壳上有以透镜制成的窗口以使光线集中在敏感面上，为了获得 尽可能大的光生电流，PN结的面积比一般二极管要大。为了光电转换效率高，PN结的深度比 一般二极管浅。光电二极管可工作在两种状态。大多数情况下工作在反向偏压状态。在这种情 况下，当无光照时，处于反偏的二极管工作在截止状态，这时只有少数载流子在反向偏压的作 用下，渡越阻挡层形成微小的反向电流，即暗电流。反向电流小的原因是在PN结中，P型中 的电子和N型中的空穴（少数载流子）很少。当光照射在PN结上时，PN结附近受光子轰击， 吸收其能量而产生电子空穴对，使P区和N区的少数载流子浓度大大增加，在外加反偏电压和 内电场的作用下，P区的少数载流子渡越阻挡层进入N区，N区的少数载流子渡越阻挡层进入 P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，形成了光电流，反向电流随光照强度增加而增 加。另一种工作状态是在光电二极管上不加电压，利用PN结受光照强度增加而增加。N结受 光照时产生正向电压的原理，将其作为微型光电池用。这种工作状态一般用作光电检测。光电 二极管常用的材料有硅、锗、锑化铟、砷化铟等，使用最广泛的是硅、锗光电二极管。光电二 极管具有响应速度快、精巧、坚固、良好的温度稳定性和低工作电压的优点，因而得到了广泛 的应用。
图为光电流信号转换电路，Vo=lpR,lp为光电流，R是反馈电阻。
(2)光敏电阻： 光敏电阻是利用光的入射引起半导体电阻的变化来进行工作的。光敏电阻的工作原理是 基于光电导效应：在无光照时，光敏电阻具有很高的阻值；在有光照时，当光电子的能量大于 材料禁带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，激发出可以导电的电子—空穴对， 使电阻降低，光线愈强，激发出的电子—空穴对越多，电阻值越低；光照停止后，自由电子与 空穴复合，导电能力下降，电阻恢复原值。制作光敏电阻的材料常用硫化镉(CdS)、硒化镉
(CdSe)、硫化铅(PbSe)锑化铟(InSb)等。
由于光导效应只限于光照表面的薄层，所以一般都把半导体材料制成薄膜，并赋予适当 的电阻值，电极构造通常做成梳形，这样，光敏电阻与电极之间的距离短，载流子通过电极的 时间T少，而材料的载流子寿命 又较长，于是就有很高的内部增益G,从而获得很高的灵敏 cc
度。光敏电阻具有灵敏度高，光谱响应范围宽，重量轻，机械强度高，耐冲击，抗过载能力强， 耗散功率大，以及寿命长等特点。光敏电阻的阻值R和光的强度呈现强烈的非线性。
三、实验器件与单元：
光电模块，主控箱，万用表，0~20mA恒流源。
四、实验内容与步骤：
1、 将主控箱的 0~20mA 恒流源调节到最小。
2、 把0~20mA恒流源的输出和光电模块上的恒流输入连接起来，以驱动LED光源。
、硅光电池实验：将恒流源从0开始每隔2mA记录一次，填入下列相应的表格，光电二极管的 强度指示在光电模块的右边数显上。
、光敏电阻实验：由于光敏电阻光较弱时变化较大，所以在0~2mA之间，每隔记录一次，以后 每隔2mA做一次实验，测得的数据填入下列相应表格。光敏电阻的大小用万用表测量光电模块 上的光敏电阻输出端。
(1)光电二极管：
I (mA)
R
五、实验注意事项：
注意要将主控箱上恒流输出的正负端和光电模块上的正负端对应接好，否则，光发送端将
不能发光。
六、思考题：
1、当将硅光电池作为光探测器时应注意那些问题 2、讨论光敏电阻主要应用在什么场合。
七、实验报告要求：
1、根据实验数据做出光敏电阻和硅光电池的特性曲线图。
2、简述光敏电阻和硅光电池的基本特性。
实验四 电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的：
了解电容式传感器结构及其特点
一、基本原理：
利用平板电容C=£S/d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择£、S、 d中三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（£变） 测微小位移（变d）和测量液位（变S）等多种电容传感器。变面积型电容传感器中，平板结 构对极距特别敏感，测量精度受到影响，而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，且理论上 具有很好的