大學(xué)物理畢業(yè)論文

1、江漢大學(xué)畢業(yè)論文江江 漢漢 大大 學(xué)學(xué)JiangHan UNIVERSITY畢 業(yè) 論 文論文題目論文題目：光敏電阻測光強度設(shè)計學(xué)學(xué)生生姓姓名名：張曉暉學(xué)學(xué)生生學(xué)學(xué)號號：201007103108專專業(yè)業(yè)班班級級：2010 級物理學(xué)學(xué)學(xué)院院名名稱稱：物理和信息工程學(xué)院指指導(dǎo)導(dǎo)老老師師：蘭紅霞江漢大學(xué)畢業(yè)論文I江江 漢漢 大大 學(xué)學(xué)畢業(yè)論文原創(chuàng)性聲明畢業(yè)論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在老師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出主要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人

2、完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)生簽名：張曉暉日期：2014 年 4 月 19 日畢業(yè)論文版權(quán)使用授權(quán)書畢業(yè)論文版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文。本論文屬于1、保密 ，在 年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密。（請在以上相對應(yīng)方框內(nèi)打“”）學(xué) 生簽名：張曉暉日期：2014 年 4 月 19 日指導(dǎo)教師簽名：蘭紅霞日期：2014 年 4 月 19 日江漢大學(xué)畢業(yè)

3、論文II光敏電阻測光強度系統(tǒng)光敏電阻測光強度系統(tǒng)摘摘要要光敏電阻測光強度系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以自動檢測光照強度的強弱并顯示讓人們知道此時光照強度的強弱。人們可以通過看此裝置的顯示了解現(xiàn)在的光照狀態(tài)，做合理的光照調(diào)節(jié)。該設(shè)計可分為三部分：即光照檢測部分、信號處理部分、光強顯示部分。還可加上報警部分。對于光照檢測部分可利用光敏電阻傳感器作為檢測元件，它可以完成從光強到電阻值的信號轉(zhuǎn)換，再把電阻值轉(zhuǎn)換為電信號就可以作為系統(tǒng)的輸入信號。對輸入信號處理后，就可以用來顯示了。對于顯示部分可利用數(shù)碼管來顯示，不同的光強對應(yīng)于不同的數(shù)值，就能簡單的顯示出不同的光強了。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：光敏電阻、光照強度、數(shù)碼管江漢大學(xué)

4、畢業(yè)論文III 目 錄引言.3一、設(shè)計任務(wù)與要求.31.1 本綜合設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)的內(nèi)容和要求.3二、系統(tǒng)概述.32.1 系統(tǒng)的主要功能.32.2 光敏電阻測光系統(tǒng)的工作原理.42.3 光敏電阻測光系統(tǒng)的工作過程.42.4 元器件的選擇.52.5 光敏電阻功能及簡介.5三、系統(tǒng)總體方案的設(shè)計.63.1 硬件電路的設(shè)計.63.2 光強度自動檢測電路的設(shè)計.73.3A/D 轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計.83.4 顯示電路的設(shè)計.8四、 軟件設(shè)計.94.1 設(shè)計思想.94.2 方案實現(xiàn).10五、實訓(xùn)心得體會.11參考文獻.13附錄.14江漢大學(xué)畢業(yè)論文0 緒緒 論論（一）課題研究背景及意義光敏電阻是現(xiàn)代電子電路的核

5、心元件，光敏電阻促進并帶來了“固態(tài)革命” ，進而推動了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)。作為主要部件，它及的時候、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。由于光敏電阻徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu)，集成電路以及大規(guī)模集成電路應(yīng)運而生，這樣制造像高速電子計算機之類的高精密裝置即變成了現(xiàn)實。 我們生活中所接觸的一些電子產(chǎn)品，例如：電視，手機，電腦里面都含有一些三極管，我們可以通過對三極管的研究，來弄清楚這些生活中接觸到得電子產(chǎn)品在電路組成上的一些特性，我們也可以通過對三極管的研究來了解如何避免錯誤使用導(dǎo)致這些電子產(chǎn)品的損壞以及繼承前人的經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)來研究更加具有經(jīng)濟效益的三極管。

6、（二）研究現(xiàn)狀我國是當今世界最大的發(fā)展中國家，我國的三極管制作工藝已經(jīng)走在世界的領(lǐng)先水平。并且我國有制造三極管的種類的數(shù)量在世界上也是首屈一指的。只有把握的時候代的契機，才能實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的進步，三極管作為電子電路中的基本元器件，同的時候也涉及到很多有關(guān)半導(dǎo)體物理里面的知識。所以對于研究三極管的一些特性，以及三極管自身的一些應(yīng)用，也是很有必要的。（三）研究思路 通過查閱收集相關(guān)的資料以及試驗相結(jié)合，了解目前三極管的一些特性及其應(yīng)用的一些情況和三極管在現(xiàn)代社會中的發(fā)展現(xiàn)狀，對三極管的特性及其應(yīng)用再進行一些分析。（四）研究方法1.文獻資料法：通過查閱和收集關(guān)于三極管應(yīng)用及發(fā)展相關(guān)的文獻材料。2.進行

7、一些理論性的試驗：在物理試驗室里面對測試三極管的一些特性3.數(shù)理統(tǒng)計法：對獲得的材料進行整理。江漢大學(xué)畢業(yè)論文1 第一章第一章. .三極管的種類和結(jié)構(gòu)三極管的種類和結(jié)構(gòu) 三極管的結(jié)構(gòu)是由兩個結(jié)區(qū)和三個引腳所組成：三極管的結(jié)構(gòu)是由兩個結(jié)區(qū)和三個引腳所組成：發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間構(gòu)成的 PN 結(jié)被稱之為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)和基區(qū)構(gòu)成的 PN 結(jié)被稱之為集電結(jié),三條引線分別被稱之為發(fā)射極 e、基極 b 和集電極。1.1 三極管的種類1.按材質(zhì)分類: Si 管、Ge 管2.按結(jié)構(gòu)分類: NPN 、 PNP。3.按功能分類: 開關(guān)管、功率管、達林頓管、光敏管等. 4. 按功率分類：小功率管、中功率管、大功率管5.

8、按工作頻率分類：低頻管、高頻管、超頻管6.按結(jié)構(gòu)工藝分類：合金管、平面管7.按安裝方式分類:插件三極管、貼片三極管 圖 1.1.1 晶體三極管 由于在我們現(xiàn)實生活中，NPN 三極管所使用的頻率大大的超過了 PNP 三極管，所以，在本文中，我們所探討的三極管類型主要是按照 NPN 來研究的。后文所出現(xiàn)的三極管，如果沒有特別說明，均認為是 NPN 型。1.2 三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.三極管的結(jié)構(gòu)特點江漢大學(xué)畢業(yè)論文2(1) 基區(qū)十分的薄，且摻雜濃度低；(2) 發(fā)射區(qū)摻雜濃度要比基區(qū)以及集電區(qū)高得多；(3) 集電結(jié)的結(jié)面積比發(fā)射結(jié)大。2三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖 1.2.1 三極管的內(nèi)部機構(gòu)以及符號（左

9、邊為 NPN 型，右邊衛(wèi) PNP 型） 第二章第二章. .光敏電阻的制造工藝光敏電阻的制造工藝2.1 擴散型光敏電阻 在高溫的 P 型雜質(zhì)氣體中，而加熱 N 型 Ge 或者 Si 的單晶片，從而使得單晶片的一面變成 P 型，應(yīng)用此種方法制成的 PN 結(jié)。因為 PN 結(jié)正向電壓的壓降比較小，所以應(yīng)用于大電流整流。最近一段的時候間內(nèi)，使用大電流整流器的主流已由 Si 合金型轉(zhuǎn)移到Si 擴散型。2.2 合金型光敏電阻 在 N 型 Ge 或 Si 的單晶片上，通過合金銦、鋁等金屬的方法制作 PN 結(jié)而構(gòu)成的。正向電壓的壓降小，適于大電流整流。因為其 PN 結(jié)反向的時候靜電容量大，所以不適于高頻檢波和高

10、頻整流。2.3 平面型光敏電阻在半導(dǎo)體單晶片（主要地是 N 型 Si 單晶片）上，擴散 P 型雜質(zhì)，利用 Si 片表面氧化膜的屏蔽作用，在 N 型 Si 單晶片上僅選擇性地擴散一部分而構(gòu)成的 PN 結(jié)。因為此，不需要為調(diào)整 PN 結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整，所以得名。并江漢大學(xué)畢業(yè)論文3且，PN 結(jié)合的表面，因為被氧化膜覆蓋，所以公認為是穩(wěn)定性好和壽命長的類型。最初，對于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法構(gòu)成的，所以又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言，似乎使用于大電流整流用的型號很少，而作小電流開關(guān)用的型號則很多。 第三章第三章. . 三極管內(nèi)部載流子的運動三極管內(nèi)

11、部載流子的運動3.1 工作區(qū)域 三個工作區(qū)域分別為：截止區(qū)，放大區(qū)，飽和區(qū)1截止區(qū)：三極管工作在截止狀態(tài)，當發(fā)射結(jié)電壓 Ube 小于 0.60.7V 的導(dǎo)通電壓，發(fā)射結(jié)沒有導(dǎo)通集電結(jié)處于反向偏置，沒有放大作用。2放大區(qū)：三極管的發(fā)射極加正向電壓（Ge 管約為 0.3V，Si 管約為 0.7V） ，集電極加反向電壓導(dǎo)通后，Ib 控制 Ic，Ic 和 Ib 近似于線性關(guān)系，在基極加上一個小信號電流，引起集電極大的信號電流輸出。3飽和區(qū)：當三極管的集電結(jié)電流 IC 增大到一定程度的時候，再增大Ib，Ic 也不會增大，超出了放大區(qū)，進入了飽和區(qū)。飽和的時候，Ic 最大，集電極和發(fā)射之間的內(nèi)阻最小，電壓

12、 Uce 只有0.1V0.3V，UceILmax 2.擊穿電壓的選取 當電網(wǎng)電壓波動10%的時候，穩(wěn)壓電路輸入電壓 UI 到最大值 UImax，同的時候輸出電壓又最低的時候，調(diào)整管承受的管壓降最大，所以要求調(diào)整管擊穿電壓： U（BR）CEO UImax -UOmin 3.功率 PCM 的選取 江漢大學(xué)畢業(yè)論文15調(diào)整管可能承受的最大集電極功耗： PCmax=UCEmax ICmax=（UImax -UOmin）ICmax 其中 UImax 是考慮到電網(wǎng)電壓波動10%的時候，穩(wěn)壓電路輸入電壓的最大值，UOmin 是輸出電壓的最小額定值。所以要求： PCM (UImax -UOmin)Ilmax5

13、.25.2 特別三極管特別三極管 5.2.1 光敏三極管 一）光敏三極管和普通三極管的差異：光敏三極管和普通三極管相比起來，也有電流放大作用，區(qū)別只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同的時候也受光輻射的控制。 二）光敏三極管的優(yōu)越性：當具有光敏特性的 PN 結(jié)受光輻射的時候，構(gòu)成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流會由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中可以得到一個放大了相當于 倍的信號電流。由不同材料制成的光敏三極管是具有不同的光譜特性，和光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。 三）光敏三極管的作用： 1.測量光的亮度：例如安裝一個控制電路，當太陽升起的時候，由于亮度達到一

14、定程度的時候，所有日光燈管當無法正常啟動，這即要利用到光敏三極管。 2.光電隔離：光敏三極管也起到傳輸信號的作用，光電隔離器以光為媒介傳輸電信號。他對于輸入和輸出信號具有優(yōu)良的隔離性。而且其還能夠完成電-光-電的轉(zhuǎn)換。 3.非接觸測量轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)矩傳感器在旋轉(zhuǎn)軸上需要安裝著 60 條齒縫的測速輪，在傳感器的外殼上安裝一只由發(fā)光二極管以及光敏三極管所組成的槽型光電開關(guān)架，測速輪的每一個齒將發(fā)光二極管的光線所遮擋住的時候，光敏三極管即可以輸出一個高電平，當光線經(jīng)過齒縫而射到光敏管的窗口的時候，光敏管即給輸出一個低電平，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈可得到 60 個脈沖，由此，每秒鐘檢測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉(zhuǎn)速值

15、。5.2.2 貼片三極管作用：貼片三極管的基本作用是放大，它也可以把微弱的電信號變成一定強度的江漢大學(xué)畢業(yè)論文16信號，并且這種轉(zhuǎn)化是遵循能量守恒的。而且貼片三極管在非放大區(qū)工作的時候還可以當做開關(guān)來使用。5.35.3 三極管的特別用途三極管的特別用途 5.3.1 擴流把一只小功率可控 Si 和一只大功率三極管組合，即可得到一只大功率可控 Si，其最大輸出電流由大功率三極管的特性決定。 圖 5.3.1 擴流方法5.3.2 代換 兩只三極管串聯(lián)可直接替代調(diào)光臺燈中的雙向觸發(fā)二極管；三極管可替代 8V 左右的穩(wěn)壓管。三極管可替代 30V 左右的穩(wěn)壓管。以上應(yīng)用的時候，三極管的基極均不使用。5.3.

16、3 模擬 用三極管夠成的電路還可以模擬其它元器件。大功率可變電阻價貴難覓，用下圖中電路可作模擬品，調(diào)節(jié) 510 電阻的阻值，即可調(diào)節(jié)三極管 C、E 兩極之間的阻抗，此阻抗變化即可代替可變電阻使用。 圖 5.3.2 模擬方法 結(jié)結(jié) 語語江漢大學(xué)畢業(yè)論文17 二極管本已是一項嶄新的發(fā)明,但是在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加入了一個柵板，從而發(fā)明了第一只真空三極管然而這一小小的改動，竟然帶來了意想不到的結(jié)果集檢波、放大和振蕩三種功能于一體,這個發(fā)明絕對是電子工業(yè)真正的誕生起點，推動了“固態(tài)革命” ，同的時候也是推動了無線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展，從電話放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域。三

17、極管的發(fā)明對于整個人類來說，影響都是極其的深遠的。 參考文獻1，模擬電路分析計算和應(yīng)用設(shè)計-張浩風(fēng)編著-化學(xué)工業(yè)出版社 2012江漢大學(xué)畢業(yè)論文182，模擬電路和數(shù)字電路-林捷，楊緒業(yè)，郭小娟主編-人民郵電出版社 20113，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）-康華光主編-高等教育出版社4，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）-康華光主編-高等教育出版社5，模擬電路應(yīng)用設(shè)計-胡圣堯，關(guān)靜編著-科學(xué)出版社 20096，模擬電路分析和設(shè)計基礎(chǔ)-劉祖剛編著-機械工業(yè)出版社 20087，電子線路實驗，模擬電路實驗-沈小豐主編-清華大學(xué)出版社 20088，光敏電阻電路設(shè)計-鈴木雅臣9，數(shù)字電路設(shè)計-（瑞士) Niklaus Wirth -高等教育出版社 200210,數(shù)字電路-（日）伊藤恭史-科學(xué)出版社 1997 致 謝光陰飛逝，回顧在江漢大學(xué)物理和信息工程學(xué)院走過的 4 年大學(xué)歷程，感激之情油江漢大學(xué)畢業(yè)論文19然而生。 首先我要感謝我們的班主任周優(yōu)化老師，雖然在 4 年的大學(xué)生活見面不多，但是對我們的大學(xué)生活、學(xué)習(xí)甚至工作上都起