《光电器件综合实验》课程实验

发布者：材料学院发布时间：2017-10-23浏览次数：1855


《光电器件综合实验》课程实验教学大纲


课程编号：

B1703381S

课程名称：

光电器件综合实验

课内总学时：

32

实验学时：

32

实验类别：□通识基础□学科基础■专业基础□专业


一、实验课程目的和任务

性质：该课程是一门与讲授课程同样重要的独立课程。课程内容涉及到光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电池等光电传感器以及液晶等器件的工作原理和特性参数的测试和分析。

目的和任务：通过该课程实验，让学生对光电器件有初步的了解，并掌握基本的光电器件的性能测试方法和分析方法，培养学生独立思考、分析问题、解决问题的能力，同时培养促进知识创新和拓展的能力。对本课程教学有以下要求：

  1. 预习：这是实验前的课前准备阶段。根据实验目的，学习指导书中的实验原理和书本的有关内容，参考指导书中的实验方法，拟出实验方案，列出实验步骤，画好实验数据的记录表格。

  2. 实验：首先按照实验方案选取安装与调整仪器及部件，这是实验的关键。实验过程中必须认真观察现象，及时发现问题、解决问题。测试时记录原始数据，若有可疑之处，须反复调试，发现其规律。

  3. 撰写实验报告：撰写实验报告也是一种实验能力和科学总结能力的培养，其内容应包括：

    1. 实验题目和实验目的

    2. 实验原理：包括实验的理论根据，必要的公式及原理图

    3. 实验装置：包括实验装置布置，测试仪器和测试物

    4. 实验步骤：主要写出实验测试方法，调试过程和发现的现象。特别鼓励捕捉新的实验现象。

    5. 数据处理：包括实验数据分析、计算、列表

    6. 结论和讨论：总结实验已达到的目的，讨论测量误差，并分析观察到的实验现象，得出科学的结论

    7. 解答思考题：应从实验的观点来回答，不能单从理论上回答。


二、实验内容、学时分配及基本要求

序号

实验项目名称

学时

实验内容及要求

开出

组数

每组人数

实验

类型

选

做

必

做

备注

1

光源与光度辐射度参数的测量

4

内容：

  1. 棱镜对“白光”的分光特性；

学习使用光电综合实验平台；

光度参数与辐射度参数的测量

要求：

  1. 学习光本性的基本常识，巩固   光电技术中光的度量内容；

  2. 掌握分光光谱的分布规律；

  3. 掌握光电综合实验平台所用光源的发光特性；

  4. 通过对光源照度的调节与测量，熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法，为后面实验做技术准备。

16

2-3

验证


√


2

光敏电阻伏安特性、变换电路及时间响应特性研究

4

内容：

  1. 光敏电阻暗电阻和亮电阻的测量；

  2. 光敏电阻光照特性测量；

  3. 光敏电阻伏安特性测量

  4. 光敏电阻变换电路测量

  5. 光敏电阻时间响应测量

要求：

  1. 认识并学习光敏电阻，掌握光敏电阻的基本工作原理，变换电路和它的光照特性和伏安特性等基本参数及其测量方法。

  2. 达到会用光敏电阻器件进行光电检测方面应用课题的设计。

16

2-3

验证


√


3

光电二极管的特性参数及其测量

4

内容：

  1. 二极管伏安特性参数测量；

  2. 二极管光照灵敏度的测量；

  3. 二极管时间响应特性的测量。

注：光电管光电二极管、PIN二极管、雪崩光电二极管，三选一

要求：

  1. 掌握了光电二极管的基本特性参数及其测量方法；

  2. 要熟悉光电二极管的光电灵敏度、时间响应、光谱响应等特性。

16

2-3

验证


√


4

光电池的偏置电路与特性参数测量实验

4

内容：

  1. 硅光电池在不同偏置状态下的基本特性；

  2. 测试硅光电池在不同偏置状态下的典型特性参数；

  3. 测量硅光电池在反向偏置下的时间响应；

要求：

  1. 学习掌握硅光电池3 种偏置电路；

  2. 掌握在3 种偏置电路下的不同特性。

16

2-3

验证


√


5

测量光电三极管的特性参数实验

4

内容：

  1. 光电三极管光照灵敏度的测量；

  2. 光电三极管伏安特性的测量；

  3. 光电三极管时间响应的测量；

  4. 光电三极管光谱特性的测量；

要求：

  1. 掌握光电三极管的基本特性和性能参数的测量方法；

  2. 熟悉光电三极管的光电灵敏度、时间响应、光谱响应等特性。

16

2-3

验证


√


6

光电倍增特性参数测试实验

4

内容：

  1. 光电倍增管阳极暗电流Id 的测量；

  2. 光电倍增管阳极光照灵敏度Sa 的测量；

  3. 光电倍增管的灵敏度Sa 与电源电压Ubb 的关系；

  4. 光电倍增管的电流增益G 的测量。

要求：

  1. 掌握光电倍增管暗电流、光照灵敏度、电流增益的测量方法；

  2. 掌握光电倍增管的灵敏度与电源电压的关系特性。

16

2-3

验证


√


7

热敏电阻和热释电探测器件实验

4

内容：

  1. 热释电器件基本原理实验；

  2. 热释电器件典型光谱灵敏度的测量；

  3. 热释电器件的应用实验；

要求：

  1. 掌握热释电器件的基本工作原理；

  2. 掌握热释电器件光谱灵敏度的测量方法；

  3. 掌握热释电器件的光谱的吸收特性。

16

2-3

验证


√


8

液晶电光效应实验

4

见附录1

16

2-3

综合


√



三、考核及实验报告

（一）考核

本课程采用综合考核方式，学业总评成绩由平时成绩、实验报告综合考评，平时成绩占总评的40%，实验报告成绩占总评的60%，平时成绩从出勤率、操作过程、回答问题、解决问题等方面进行考核。

（二）实验报告

实验报告的内容：实验名称、实验目的、实验内容、实验过程描述(包括实验结果分析、实验过程遇到的问题及体会）、参考文献，……。

实验报告的要求：总结实验已达到的目的，讨论测量误差，并分析观察到的实验现象，得出科学的结论；解答思考题应从实验的观点来回答，不能单从理论上回答。

实验报告在实验结束后一天内集中提交纸版；实验报告书写认真、内容包括实验报告要求的所有内容。


四、主要仪器设备

硬件：光电综合实验平台、液晶电光效应试验仪、光电传感实验装置、光电倍增管试验仪、图像扫描实验装置、倾角测量实验装置、尺寸测量实验装置、光电调制实验装置，震动实验装置。

软件：电流电压曲线测试软件、光电效应测试软件，光电综合实验配套软件


五、教材及参考书

教材

[1] 张新稳,李兴鳌, 陈月花.半导体物理与器件实验讲义.南京：南京邮电大学自编. 2015

参考书

[1]王庆有.光电技术[M].王晋疆,张存林,马宏，编. 第二版. 北京：电子工业出版社,2008：1-216

[2]施敏,李明逵.半导体器件物理与工艺[M].王明湘,赵鹤鸣,译.第三版.苏州：苏州大学出版社,2014：22-41.


六、说明



执笔人： 陈月花               审核人：陈淑芬                  实验院长：马延文    



编写完成时间：


2015.12.30



附录1：

《液晶电光效应》综合性实验大纲


一、实验目的

  1. 了解液晶的工作原理，测定液晶样品的电光曲线；

  2. 了解液晶的主要参数，并根据电光曲线，求出样品的阈值电压UH、关断电压UL对比度D，陡度β等电光效应的主要参数；

  3. 了解液晶的视角特性,测试液晶的视角特性曲线；

  4. 了解液晶的时间响应特性，求得液晶样品的响应时间。

二、实验要求：

  1. 了解液晶的工作原理；

  2. 掌握液晶的主要参数的测量和分析方法；

  3. 了解液晶的时间响应特性。

三、实验仪器

 THQDG-1 液晶显示器件电光效应试验仪、数字存储示波器。

四、实验内容和步骤

  1. 准备工作：了解仪器的结构，了解仪器各个按钮和开关的作用。将所有的开关都置于“关”，将所有的调节旋钮都逆时针调节到最小；用专用的导线将试验箱和测试台连接起来。

  2. 调整光路：开启实验箱的电源开关，将光功率计的两成选择置于“200μW”档位，将光功率计的探测孔用墨纸挡住，调节“光功率调零”旋钮，时光功率计显示为“0.00”

  3. 测量液晶的电光特性曲线

    LCD电源

    10.0V

    9.0V

    8.0V

    7.0V

    6.0V

    5.5V

    5.0V

    光功率








    LCD电源

    4.5V

    4.0V

    3.5V

    3.0V

    2.0V

    1.0V

    0.0V

    光功率








  4. 测量液晶的视角特性曲线

    视角

    -60

    -50

    -40

    -30

    -20

    -10

    0

    IMAX








    IMIN








    D








    视角

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    IMAX








    IMIN








    D








  5. 测量液晶的时间响应特性曲线

  6. 数据处理

    1. 根据表格（1）中国的实验数据，绘制液晶的光电特性曲线。

    2. 根据实验测得的数据计算液晶的阈值电压，关断电压、对比度、陡度等参数。

    3. 根据表格（2）中的实验数据，计算不同视角下的对比度，并绘制液晶的视角特性曲线。

    4. 根据液晶的时间响应曲线测量液晶的上升时间τr和下降时间τd。

五、实验报告

  1. 实验报告内容包括原始数据记录表、实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、实验数据表格与数据处理、实验结果与讨论和教师批改成绩及日期等。实验报告以文本形式递交。

  2. 实验报告要求书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。

六、思考题

  1. 常黑型液晶和常白型液晶有什么区别

  2. 单面附着偏振片的液晶在实验时应该如何放置？

  3. 液晶为什么在3.5V-5.5V之间会产生漂移？

  4. 液晶的电光特性曲线为什么存在凸起现象？


5