实验讲义-功能专业.doc

功能材料专业实验 大连民族大学物理与材料工程学院 光电子实验中心 目录 第一章 导电类型鉴别仪 实验一 材料导电类型鉴别实验 第二章 温度传感器测试及半导体制冷控温实验仪 实验二 电压型集成温度传感器（LM35）温度特性的测试 第三章 半导体热电特性综合实验仪 实验三 电阻温度计与非平衡直流电桥 实验四 半导体热电特性的研究 第四章 PN结正向特性综合实验仪 实验五 PN结正向压降与温度关系 第五章 传感器设计实验仪 实验六 应变片单臂、半桥、全桥特性比较实验 应变直流全桥的应用—电子秤实验 应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验 实验七 压阻式压力传感器的压力测量实验 电容式传感器的位移实验 实验八 差动变压器的性能实验 差动变压器零点残余电压补偿实验 差动变压器的应用—振动测量实验 实验九 压电式传感器测振动实验 线性霍尔式传感器位移特性实验 磁电式传感器特性实验 实验十 热电偶的原理及现象实验 第六章 光电特性综合实验仪 实验十一 LED伏安特性（V-I）测试 LED辐射强度空间分布及半值角的测量 实验十二 激光二极管（LD）伏安特性（V－I）的测量 激光二极管光谱特性测量 第一章 导电类型鉴别仪 一、概述 PN-12型导电型号鉴别仪采用整流法(也称三探针法)和温差法(也称冷热探笔法来判断单晶(或多晶)硅的导电类型(N型或P型)，用N型和P型显示屏直接显示单晶(或多晶)导电类型。 二、技术性能 1.可判断硅材料的电阻率范围： 整流法：10-2Ω·Cm～104Ω·Cm；温差法：10-4Ω·Cm～105Ω·Cm； 2.硅单晶直径及长度：不受限制； 3.显示方式：用N型和P型显示屏直接显示； 4.探头： 整流法：采用三根探针，用高速钢针； 温差法：采用冷热两根探笔，探笔材料为钨棒，热笔采用PTC发热体加热； (冷笔保持室温，热笔可被加热到60℃-150℃，温控仪设定) 5.电源及功耗：AC 220V±10%，50Hz 20W 6.外型尺寸：125mm(宽)×145mm(高) ×245mm(深) 7.使用环境： 温度：室温；相对湿度：80%；无强高频电磁场影响。 图1-1 PN-12型导电类型鉴别仪 实验一 材料导电类型鉴别 实验目的： 掌握判定半导体单晶材料导电类型的几种方法。 实验原理 半导体的导电过程存在电子和空穴两种载流子。多数载流子是电子的称n型半导体；多数载流子是空穴的称p型半导体。测量导电类型就是确定半导体材料中多数载流子的类别。半导体的导电类型是半导体材料重要的基本参数之一。在半导体器件的生产过程中经常要根据需要采用各种方法来测定单晶材料的导电类型。这里介绍两种常用的测定导电类型的方法：整流法（三探针法）和温差法（冷热探笔法）。 整流法（三探针法） 三探针与单晶材料形成整流接触，交流电压加在探针1、2间(其中探针2接地)，在探针2、3间测量电势。对N型材料V32具有正的直流分量，对P型材料V32具有负的直流分量。 温差法(冷热探笔法)： 热笔和冷笔同时紧压样品被测面，两笔间就有温差电势产生(微弱信号数毫伏左右)，经过高输入阻抗直流放大器(约1000倍)将此电势放大，推动P、N显示屏显示N或P，从而得知材料的导电类型。当材料为“N”型时，热笔相对于冷笔产生正电势，“P”型时则为负电势。 实验仪器及材料 PN-12型导电类型鉴别仪，硅片 实验步骤 1.参看图1-2，首先将整流法探笔和冷热笔分别通过四芯电缆插头和八芯电缆插头与主机对应的插座连接。 图1-2面板说明： ①设定键；②设定数字移动键；③设定值减少键；④设定值增加键; ⑤设定值显示器；⑥测量值显示器；⑦控制输出指示灯；⑧自整定指示灯；⑨第一报警指示灯；⑩第二报警指示灯 2. 按下电源开关，预热15分钟，待仪器稳定后方可进行测量。一旦接通电源温控仪即开始工作，下面说明温控仪设定温度操作： 综合样品的电阻率与热电势的关系，出厂时温控仪温度设定为100℃，可满足多数测量需要。 3.被测样品的测量面须用金刚砂研磨或喷沙，并除去沾污。 4.用整流法测量，按一下整流法按钮，此时按钮点亮(接通电源时，仪器自动选择为整流法)。此时将整流法探笔轻轻压在样品被测表面上，然后从PN显示屏观察即可知道导电类型。测量过程中，应保证三根针都与被测面接触，否则可能产生误判断。最后将样品的测试结果记录在下表中： 硅片 样品1 样品2 样品3 导电类型（P/N） 5.采用温差法测量时，按一下温差法按钮，此时温差法按钮会点亮，此时将冷热笔紧紧压在被测面上。然后从PN显示屏观察即可知道导电类型。在测试高阻（104Ω·Cm；）样品时如果灵敏度不够