物理创新实验报告_物理创新实验实验报告

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篇一：创新物理实验报告

创 新 物 理 实 验 指导老师：

姓名： 班级： 学号： 日期： 报告? ? 实验名称：led的参数测量及应用

实验目的：测量发光二极管的物理特性；以发光二极管为基本部件，搭建一小型应用装置。提升自己的知识和技能，通过有目的的学习，培养自学能力、应用知识的能力、动手能力。实验内容：

1.了解发光二极管的有关知识，发光二极管特性、结构、发光原理、参数等。2.测量发光二极管的伏安特性。

3.了解发光二极管的应用领域，从中选出一个应用主题。(我们组选定的是led点阵 显示屏的制作与研究)4.描述设计原理，绘制原理图、仿真图。

5.焊接电路，编写所需程序，最后进行调试，运行。? ? 实验详细步骤：

1.关于发光二极管(led)①led是由gaas（砷化镓）、gap（磷化镓）、gaasp（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是pn结。

②其具有如下特性：正向导通、反向截止、击穿特性、发光特性。③结构：led的主要由环氧树脂、晶片、金线、银胶、支架组成。最主要部分是半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。④发光原理：半导体晶片由两部分组成，一部分是p型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是n型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“p-n结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向p区，在p区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量 ⑤光学参数：光通量（1.5~1.8lm）、发光强度、亮度。电学参数：正向工作电流if（一般在20ma左右）、正向工作电压vf（2v~3.6v）、最大反向电压vrm（不超过20v）、允许功耗pm（pm=if * vf）。2.发光二极管的伏安特性测量

2.1 实验仪器：直流稳压电源、滑线变阻器、电流表、电压表、开关、发光二极管。2.2 电路图：

2.3 测量数据： 2.31 蓝色发光二极管2.32 紫色发光二极管3.led应用领域 ①泛光灯②led路灯 ③景观灯 ④交通信号灯

⑤点阵屏4．点阵显示屏——硬件电路设计 4.1 led滚动汉字显示屏硬件电路设计框图 4.2 设计原理：

本设计的核心是利用单片机读取显示字型码，通过驱动电路对16×16 led点 阵进行动态列扫描，以实现汉字的滚动显示。选用的单片机为at89c52，显示屏采用16×16 led点阵。通过阳极驱动电路向16×16点阵送字型码，本设计采用74hc164。通过阴极驱动电路对16×16点阵进行列扫描，本设计采用74hc595 4.3 电路原理图： 4.4 电路仿真图 4.5 编程代码： 4.5 调试运行最终结果： 5．产品评价及总结：

1.优点：点阵显示的信息高亮度低热量，并且可以通过软件随意更改。如果点阵坏 了的话，方便拆除换上新的。还有就是可以测量实时的温度显示在液晶屏 上，价格便宜。

2.不足：我们做的实验是小的示范，还不能适用于大型的信息传播。

3.总结：这个led点阵的实验，看起来简单，但是让我们刚刚上完大一的学生从什

么都不会做起，确实很难，遇到了许多困难。一个实验，它需要许多知识和技能的储备。完成它，我们从中获益了许多许多。比如说了解了led的性能，学习了用仿真软件绘制电路原理图，焊接板子，学习单片机，调试的时候更是磨练了我们的耐心啊。做完后，成品看起来不是很精美，因为包装还不够精致。但是总的来说，从中学习到了很多知识就已经知足了。篇二：物理创新实验报告

淮海工学院 创新实验报告

实验名称：荧光灯原理与组装 实验地点：综合实验楼北 n510 实验日期：2013年 5月27日 系别班级： 制药工程 122班 姓 名： 沈 梦 瑶 学 号：2012121525 指导老师： 康 明1 3 4 5 篇三：物理创新设计实验报告_大学物理朱

航海

物理创新设计实验报告

实验名称：利用霍尔效应法测量空间的磁场分布 指导教师

专业：轮机管理 班级：（2）班 实 验 者：黄玉麟 学号： 631218050203 实验日期： 2013年10月14日

学院利用霍尔效应法测量空间的磁场分布

【摘要】通过霍尔效应法测量霍尔电流和励磁电流的方法，并使用“对称测量法”消除副效应的影响，最终通过多组数据的处理，得出空间磁场分布。【关键词】霍尔效应；霍尔电流；对称测量法；磁场分布

一、引言

空间磁场实际存在，但是人眼看不到，因此用直接的方法测量是行不通的。本实验正是考虑了这点，通过测量霍尔电流和励磁电流的方式，通过霍尔电流、励磁电流和磁场强度的关系，间接的测出磁场强度。并结合多组数据的处理，最大程度减小误差，使实验更加科学、严谨，从而使得实验方法具有可实施性和借鉴性。

二、设计原理 2．1简介

置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这一现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。2.2霍尔效应

霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这个电势差就被叫做霍尔电势差。

导体中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。

因此，对于一个已知霍尔系数的导体，通过一个已知方向、大小的电流，同时测出该导体两侧的霍尔电势差的方向与大小，就可以得出该导体所处磁场的方向和大小。2.3实验原理

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场eh。如图2-1所示的半导体式样，若在x方向通以电流ih，在z方向加磁场b，则在y方向即试样2-4电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图2-1所示的n型试样，霍尔电场为?y方向。显然，霍尔电场eh是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力eeh与洛伦兹力相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故：（2.3.1）eeh? 其中eh为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度。图2-1 霍尔片示意图

霍尔效应是运动的载流子在磁场中受到洛伦兹力发生偏转而产生的，利用霍尔效应原理。作出来的电子元件统称为霍尔元件，本实验所用的的霍尔元件是一个长方形的均匀半导体薄片，称为霍尔片。

如图所示，其宽为b，厚度为d。如果把元件置于垂直于元件平面的磁场b 中，当通入电流i（与b 方向垂直）时，载流子（n 型半导体为带负电荷的电子，p 型半导体为 ?带正电荷的空穴）在磁场中受洛伦兹力fm的作用而偏转，从而在侧面形成电势差ub（霍 尔电压）。设载流子平均速率为vd每个载流子的电荷量为e，当载流子所受洛伦兹力与霍尔元件表面电荷产生的电场力相等时。则vh达到稳定： vh(2.3.2)?evdbb 若自由电子的浓度为n，则霍尔片的工作电流i 可表示为 dqi??envds?envdbd(2.3.3)dt e 所以： vh?ehb? 即：

b?ihbib?shh(2.3.4)neddvhdd?k（2.3.5）ihshsh 其中vh为霍尔电压，b为外磁场，d为霍尔片厚度；sh?1为霍尔系数；只要证明ne 霍尔电压与磁场强度成正比，便可以通过测得电压的分布来分析磁场分布。设定电流ih和磁场b的正方向，分别测量由ih和b组成的四个不同方向的组合（即“+ih，+b”、“+ih，-b”、“-ih，+b”、“-ih，-b”），为了提高实验精度，实验时应注意副效应的影响，根据副效应的特点作电流和电压的换向处理，并对测得的四组数据（“+b-i”）（“-b-i”）v1、（“+b+i”）v3、（“-b+i”）v4的作代数平均值，可得： v2、vh?ve?v1?v2?v3?v4（2.3.6）4 由于ve符号与ih、b两者方向关系和vh是相同的，故无法消除，但是电流ih和电场b较小时，vh?ve，因此ve可略去不计，所以霍尔电压为： vh? 2.4实验仪器

kl—10霍尔效应实验组合仪 测试仪包括两路直流稳定电源。±1000 ma 供给电磁铁的励磁电流和±10.0ma 供给霍尔元件的工作电流。全套hl—10 型霍尔效应实验组合仪由：实验装置部分和测试部分组成。v1?v2?v3?v4（2.3.7）4 图2-2 霍尔效应实验组合仪1 图2-3 霍尔效应实验组合仪

2三、方案设计

1、将霍尔效应组合实验仪上的励磁电流调节螺钮和工作电流调节螺钮旋到底。

3、将k3置于空挡，合上k1、k2，将工作电流调至10ma，测定vh的值，（若为vh负值，改变k3使vh为正值），此时的霍尔电压为剩磁所对应的霍尔电压vh。

4、开机前，测试仪电源的“ih电流调节”和“im电流调节”旋钮均置零位（即逆时针旋到底）。

5、按图13-6连接测试仪与实验仪之间的各组导线，将三个换向开关掷向任一侧（例如都掷向上方），并把这一方向定为ih、vh和im的正向。注意：

1）样品各电极引线与对应的双刀开关之间的连线已由厂家连接好，请勿再动！2）严禁将测电仪电源的“im励磁电流”输出误接到实验仪的“霍尔电流”输入 或“霍尔电压”输出处，否则，一旦通电，霍尔样品即遭损坏!3）霍尔片性脆易碎，电极审细易断，严防撞击或用手去摸，否则即遭损坏!4）霍尔片放置在电磁铁空隙中间，在需要调节霍尔片位置时，必须谨慎，切勿 随意改变y轴方向的高度，以免霍尔片与磁极面摩擦而受损！

6、接通电源，预热数分钟。置“测量选择”于ih档（放键），电流表所示的值即随“ih电流调节”旋钮顺时针转动而增大，其变化范围为0～10ma。此时电压表所示读数为“不等势”电压vo值，它随ih增大而增大，ih换向，vo极性改号，说明ih输出和输入工作正常。

7、置“测量电流选择”于im档（按键），电流表所示的值即随“im电流调节”旋钮顺时针转动而增大，其变化范围为0～1a。此时电压表随im增大而增大，im换向，vh极性改号，说明im输出和输入工作正常。

8、最后将试验仪的各换向开关恢复到原来一侧；测定仪电源的“ih电流调节”和“im电流调节”旋钮均恢复到零位。

9、测单边x方向磁场分布

将霍尔片置于电磁铁y（上下）方向中心，ih和im都固定不变，测量x方向磁场分布vh?x曲线。由于磁场分布的对称性，测量不小于二分之一范围即可。