《應用光伏學》
實踐報告
專業光伏材料及應用
學生姓名
准考證號
指導教師
年 04 月
1、學會用運算放大器組成電流-電壓變換器的方法測量弱電流。
2、研究pn結的正向電流與電壓之間的關係。
3、學習通過實驗資料處理求得經驗公式的方法。
pn 結的物理特性測量
由半導體物理學中有關 pn 結的研究，可以得出 pn 結的正向電流一電壓關係滿足
（1）式中i是通過 pn 結的正向電流， i0 是不隨電壓變化的常數， t 是熱力學溫度， e 是電子的電荷量， u 為 pn 結正向壓降. 由於在常溫(300 k)下，kt/e =0,026 v，而 pn 結正向壓降約為十分之幾伏，則 eeu/kt>>l，(1)式括號內 -1 項完全可以忽略，於是有
2)即 pn 結正向電流隨正向電壓按指數規律變化. 若測得 pn 結i-u關係值，則利用(2)式可以求出 e/kt. 在測得溫度 t 後，就可以得到 e/k 常數，然後將電子電量作為已知值代入，即可求得玻爾茲曼常數k。
在實際測量中，為了提高測量玻爾茲曼常數的正確性，利用整合運算放大器組成的電流-電壓變換器輸人阻抗極小的特點，常用半導體三極體的集電極c與基極b短接(共基極)來代替 pn結進行測量.。具體線路如圖下
pn結實驗儀、tip31型三極體、恆溫裝置
1 、 直流電源和數字電壓表，包括 —15 v——0——+ 15v直流電源、 1.5 v直流電源、0——2 v三位半數字電壓表、四位半數字電壓表.
2、lf356 整合運算放大器，它的各引線腳如 2腳、3 腳、4 腳、6 腳、7 腳由學生用棒針引線連線;待測樣品tip31型三極體的 e、b、c 三電極可以從機殼右面接線柱接入
3、不誘鋼保溫杯組合，它包括保溫杯、內盛少量油的玻璃試管、攪拌器水銀溫度計等. (實驗時，開始保溫杯內為適量室溫水，然後根據實驗需要加一些熱水，以改變槽內水的溫度; 測量時應攪拌水，待槽內水溫恆定時，進行測量）
一、必做部分：
1、在室溫（保溫杯加入適量的自來水，為什麼？）下，測量pn結正向電流與電壓的關係。
·粗略測量pn結正向電壓u1及正向電流所對應的電壓u2之間的關係。（u2何時出現飽合？為什麼會出現飽合？）
·由粗測結果確定仔細測量的範圍（u2大致的變化範圍是多少？）；約測12-16組資料。
·用最小二乘法對實驗資料分別作線性、指數、乘冪等函式的擬合，由求得的回歸係數和標準偏差來判斷各函式的優劣。
·計算玻爾茲曼常數k。
2、保持pn結正向電壓不變，測量pn結正向電流與溫度的關係。
·溫差不小於30℃，不少於7組資料。（如何保持pn結的正向電流不變？）
·以此推算反向飽和電流與溫度的關係，並計算0k時pn結材料（矽）的禁帶寬度。
3、保持pn結正向電流不變，測量pn結正向電壓與溫度的關係。
·溫差不小於30℃，不少於7組資料。
·以此推算正向電壓與溫度的關係，並計算0k時pn結材料（矽）的禁帶寬度。
1、粗測：
粗測時分為三個階段，第一階段是v2<0，此時v1<274.66mv，當v2=0時，v1=274.66mv
接下來是第二階段，v2>0，v1和v2都發生變化，但v2 變化幅度逐漸變小，直至幾乎不變，當v2=13.503v時，不論v1如何變化，v2都幾乎不再發生變化，剛到達此值時，v1=0.4745v
再後來是第三階段，v1繼續變化，但v2幾乎不變。
則所取細測範圍為274.66mv~0.4745v之間。
細測：(小數點後5位的原測量時單位為mv)
下面是作圖後的擬合影象：
1、直線擬合偏差：截距 3.9215 斜率 10.44314 偏差較大
關係測定，並進行曲線擬合計算玻爾茲曼常數（）
1）在室溫情況下，測量三極體發射極與基極之間電壓和相應電壓。的值約從至範圍，每隔測一相應電壓的資料，至達到飽和(變化較小或基本不變)。在記錄資料開始和結束時都要記錄下變壓器油的溫度，取溫度平均值。
2）改變乾井恆溫器溫度，待pn結與油溫一致時，重複測量和的關係資料，並與室溫測得的結果進行比較。
3）曲線擬合求經驗公式：運用最小二乘法將實驗資料代入指數函式。求出相應的和值。
4）玻爾茲曼常數。利用，把電子電量作為已知值代入，求出並與玻爾茲曼常數公認值（）進行比較。
2、關係測定，計算矽材料0時近似禁帶寬度值。
1）通過調節圖3電路中電源電壓，使上電阻兩端電壓保持不變，即電流。同時用電橋測量鉑電阻的電阻值，得恆溫器的實際溫度。從室溫開始每隔5℃－10℃測一組值，記錄。
2）曲線擬合求經驗公式：運用最小二乘法，將實驗資料分別代入線性回歸、指數回歸、乘冪回歸這三種常用的基本函式(它們是物理學中最常用的基本函式),然後求出衡量各回歸程式好壞的標準差。對已測得的和各對資料，以為自變數，作因變數，分別代入：
(1)線性函式；(2)乘冪函式；（3）指數函式，求出各函式相應的和值，得出三種函式式，究竟哪一種函式符合物理規律必須用標準差來檢驗。辦法是：把實驗測得的各個自變數分別代入三個基本函式，得到相應因變數的預期值,並由此求出各函式擬合的標準差：
用最小二乘法對關係進行直線擬合，求出pn結測溫靈敏度及近似求得溫度為0時矽材料禁帶寬度。
1、資料記錄
1）關係測定室溫條件下: =25.90℃，=26.10℃，=26.00℃）
2）電流i＝100時，關係測定。
2、資料處理
1）曲線擬合求經驗公式，計算玻爾茲曼常數：
根據要求用最小二乘法處理資料，假設pn結電流和電壓的關係滿足,所以先要對公式進行線性化處理。
由於u2和i是線性關係,即=a*u2,a可視為微小電流轉換為電壓的轉換係數。首先以u2替換i，公式變化為a
兩邊取對數： -lna,
令： lnu2=y,u1=x,lnio-lna=,e/kt=b
上式變化為：
根據最小二乘法的計算公式：
列表計算：
由此可知，相關係數r=0.99972,指數擬合的很好，也就說明pn結擴散電流-電壓關係遵循指數分布規律。計算玻爾茲曼常數，由表中資料得
則： 2）求pn結溫度感測器的靈敏度s，0時矽材料禁帶寬度。
用作圖法對資料進行處理：（圖省略）所畫的直線的斜率，即pn結作為溫度感測器時的靈敏度，表明pn結是負溫度係數的。截距（0溫度）； 則電子伏特。
3、實驗結果
1、測量值與公認值相當一致。
2、矽在0溫度時禁帶寬度公認值電子伏特，上述結果與實際大小基本吻合。由於pn結溫度感測器的線性範圍為－50℃－－150℃，在常溫時，非線性項將不可完全忽略，所以本實驗測得電子伏特是合理的。
1．資料處理時，對於擴散電流太小(起始狀態)以及擴散電流接近或達到飽和時的資料，在處理資料時應刪去，因為這些資料可能偏離公式。
2．必須觀測恆溫裝置上溫度計讀數，待tip31三極體溫度處於恆定時(即處於熱平衡時),才能記錄和資料。
3．本實驗，tip31型三極體溫度可採用的範圍為0-50℃。
4．儀器具有短路自動保護，一般情況積體電路不易損壞，但請勿將二極體保護裝置拆除。
應用光伏學完整版
第一章.太陽光的特性 1 波粒二象性 1905年，愛因斯坦闡釋了光電效應，他指出了光是由不連續的粒子或者能量組成的，既是粒子又是波，光同時具有這兩種對立而互補的性質 e hf hc 這就是波粒二象性。2 黑體輻射 黑體對於輻射來說是乙個理想的吸收體或發射體，當它被加熱後，開始發光 也就是說，開始發出...
電路分析》實踐報告 參考
電路分析 實踐報告 專業光伏材料及應用 學生姓名謝健偉 准考證號 036812300239 指導教師陳立老師 2013 年 04月 動態電路的研究 一 實驗目的及要求 1 認識和了解雙蹤示波器 訊號發生器的基本功能和使用方法 2 學習使用示波器和訊號發生器進行電路實驗，觀察和測量訊號波形 3 觀察和...
光伏應用技術專業講稿 調研報告 2
尊敬崔書記 江院長，各位專家 各位領導 大家好！我是資訊與電力工程，光伏應用技術專業，廖東進。請允許我代表光伏應用技術專業調研小組向各位領導 專家做暑期調研總結匯報。我將從專業調研情況分析 專業發展規劃 專業建設思考等3個方面進行匯報。此次暑期專業調研活動，我們主要從衢州市經濟開發區 市高新技術產業...