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传感器原理及应用实验指导书
实验十 扩散硅压力传感器实验
一．实验目的
1． 了解半导体扩散硅压力传感器的工作原理和使用方法。 2． 掌握半导体扩散硅压力传感器的输出特性和性能指标。 3． 学会使用“U”形管压力计测量压力。
二．实验原理
压阻式扩散硅压力传感器（MPX）是利用单晶硅的压阻效应，并采用集成工艺技术制成的器件。也就是在单晶硅基片上用扩散工艺技术（或离子注入及溅射工艺）制成由四个呈X型的等值电阻构成的应变元件，并进行激光修正和温度补偿。由此制造出的传感器电路线性好，灵敏度高，重复性好。当它受到压力作用时，应变元件的电阻发生变化，从而使输出电压变化。
三．实验所需部件
1. 主、副电源、直流稳压电源。 2. 差动放大器、F／Ｖ数显表。 3. 压阻式差压传感器。
4. “U”形管、气压皮囊及加压配件。
四．实验任务及步骤
1. 了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置，观察并分析扩散硅压力
传感器的受压情况。
V+(2V)Vs+压力传感器Vo+-差动放大器+ViF/V数显表V-(2V)Vo-Vs-
图1 压力传感器实验电路
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2. 各旋钮初始位置：
直流稳压电源±2Ｖ档；
Ｆ／Ｖ表切换开关置于2Ｖ档；
差动放大器增益旋钮顺时针旋至最大。
3. 按图1将传感器及电路连接好，注意接线正确，否则易损坏元器件，差动放大器
接成同相或反相均可。 4. 将清洁的自来水小心注入“Ｕ”形管内，直至20cm处（少一点也可以）。
5. 按图2接好传感器供压回路，传感器具有两个气咀、一个高压咀和一个低压咀，
当高压咀接入正压力时（相对于低压咀）输出为正，反之为负。
皮管 压力传感器U形管单向调节阀气压皮囊
图2 压力传感器供压回路
6. 将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松，将“Ｕ”形管直立于观察方便的地方，
尽量保持“Ｕ”形管垂直。
7． 开启主副电源，调整差动放大器零位旋钮，使电压表指示尽可能为零，记下此时
电压表读数。
8． 拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊（注意：不要用力太大，否则水会从“Ｕ”形管中冲出！），当“Ｕ”形管中的两液柱刻度差≤４cm（0.4KP），
且电压表有压力指示时，记下此时的读数。 表1 次数N 压力（Kpa） 电压（mV） 次数N 压力（Kpa） 电压（mV）
1 6 2 7 34
3 8 4 9 5 10 传感器原理及应用实验指导书
9． 每隔4cm刻度差记下输出电压读数，并将数据填入表1。作出压力P与电压输出U
的关系曲线，分析其线性情况，确定线性范围。根据所得结果计算系统灵敏度
Ｓ= △Ｖ／△Ｐ。（注：1Kpa＝10ｃｍ水柱高）
五．注意事项
1. 如在实验中“Ｕ”形管内液面刻度不稳定，应检查加压气体回路是否有漏气现象。气囊上单向调节阀的锁紧螺丝是否拧紧。
2. 如读数误差较大，应检查气管是否有折压现象，造成传感器与“Ｕ”管之间的供
气压力不均匀。
3. 如觉得差动放大器增益不理想，可调整其“增益”旋钮，不过此时应重新调整零位。调好以后在整个实验过程中不得再改变其位置。 4. 实验完毕必须关闭主、副电源后再拆去实验连接线。（拆去实验连接线时要注意
手要拿住连接线头部拉起，以免拉断实验连接线。）
六．思考
差压传感器是否可用作真空度以及负压测试？
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实验十一 光电器件特性测量（一）
一、
实验目的
1． 了解光敏电阻及工作特性。 2． 了解光敏三极管及工作特性。 3． 了解硅光电池及工作特性。
二、 实验原理
光敏电阻又称为光导管，是一种均质的半导体光电器件，其结构如图1所示。由于半导体在光照的作用下，电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏三极管是具有NPN或PNP结构的半导体管，结构与普通三极管类似。但它的引出电极通常只有两个，入射光主要被面积做得较大的基区所吸收。光敏三极管集电极接正电压、发射极接负电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏三极管截止。当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入射光强度的变化而变化。 光电池的结构如图2所示其实是一个较大面积的半导体PN结，工作原理即是光生伏特效应,当负载接入PN两极后即得到功率输出。
微安表图2 硅光电池结构图1 光敏电阻表面结构图PIN硅光电池三、 实验内容及步骤
1． 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻
观察光敏电阻的结构，用遮光罩将光敏电阻完全掩盖，用万用表测得的电阻值为暗电阻。移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻。暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。在光电器件模板的试件插座上
接入另一光敏电阻，试作性能分析并将结果填入表内。
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