大学物理实验报告硅光电池

硅光电池特性及应用研究

一、 实验目的

1. 了解和研究硅光电池的主要参数和基本特性。

2. 测量太阳能电池板的负载特性及短路电流ISC、开路电压UOC并计算最大输出功率pm和填充因子FF。

二、 实验仪器

硅光电池，太阳能电池板，光学导轨及支座附件，光源，电源，光功率计，聚光透镜，5个滤光片，多量程毫安表及伏特表，电阻箱，开关，一对偏振器等。实验装置如图1所示。

遮光罩光源20cm 图1

太阳能电池盒三、 实验原理

太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸汽驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。本实验通过对太阳能电池的电学性质和光学性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

硅光电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U与通过电流I的关系式为：

I?Io(e?U?1)， (1)

(1)式中，Io和?是常数。

由半导体理论，二极管主要是由能隙为EC－EV的半导体

硅光电池特性及应用研究

一、 实验目的

1. 了解和研究硅光电池的主要参数和基本特性。

2. 测量太阳能电池板的负载特性及短路电流ISC、开路电压UOC并计算最大输出功率pm和填充因子FF。

二、 实验仪器

硅光电池，太阳能电池板，光学导轨及支座附件，光源，电源，光功率计，聚光透镜，5个滤光片，多量程毫安表及伏特表，电阻箱，开关，一对偏振器等。实验装置如图1所示。

遮光罩光源20cm 图1

太阳能电池盒三、 实验原理

太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸汽驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。本实验通过对太阳能电池的电学性质和光学性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

硅光电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U与通过电流I的关系式为：

I?Io(e?U?1)， (1)

(1)式中，Io和?是常数。

由半导体理论，二极管主要是由能隙为EC－EV的半导体

硅光电池特性研究

【实验目的】

1． 掌握PN结形成原理及其工作原理；

2． 了解LED发光二极管的驱动电流和输出功率的关系； 3． 掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。

【实验原理】

1． 半导体PN结原理

目前半导体光电探测器在数码摄像、光通信、太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理、光电效应理论和光伏电池产生机理。

零偏

P 空 间 电 荷 区N P型半导体空间电荷区N型半导体－－IR－－－－－－－－－－－－++++++++++++－－－－－－－－－++++++++++++－内电场E内电场EEWREWR

反偏正偏

图17-1.半导体PN结在零偏、反偏、正偏下的耗尽区

图17-1是半导体PN结在零偏、反偏、正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将组织扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗

实验五十二 硅光电池特性的研究

实验五十二 硅光电池特性的研究

一、实验目的

1．掌握PN结形成原理及其工作机理；

2．了解LED发光二极管的驱动电流和输出光功率的关系；

3．掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。

二、仪器设备

1．TKGD―1型硅光电池特性实验仪； 反偏 正偏 零偏 2．信号发生器； 3．双踪示波器。 图 1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区

三、实验原理

1．引言

目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两图 2. 发送光的设定、驱动和调制电路框图 侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个

势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载

第一章 硅光电池综合实验仪说明

一、内容简介

光电池是一种不需外加偏置电压，就能将光能直接转换成电能的PN结光电器件。按光电池的用途可分为两大类：太阳能光电池和测量光电池。太阳能光电池主要用做电源，对它的要求是效率高、成本低。由于它具有结构简单、体积小、质量轻、可靠性高、寿命长、能直接利用太阳能转换成电能的特点，因而它不仅成为航天工业上的重要电源，还被广泛地应用于供电困难的场所和人们的日常生活中。测量光电池的主要功能是作光电检测用，即可在不加偏置电压的情况下将光信号转换成电信号，对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性好和寿命长，因而它被广泛应用在光度、色度、光学精密计量和测试中。

GCSIDC-B型硅光电池综合实验仪从了解和熟悉硅光电池的角度出发，讨论关于硅光电池的主要技术问题，主要研究硅光电池的基本特性，如短路电流、光电特性、光谱特性、伏安特性、及时间响应特性等等，以及硅光电池的简单应用。

本实验仪电路PCB板与光通路组件各占一部分置于箱体内，这样不仅可以让学生对整个实验系统的光通路一目了然，增强学生对系统的理解，而且外观美观大方，携带存放方便。在电路PCB板部分，模块化设计，配有独立的电压表、电流表和独立照度计，各表头显

大学物理实验报告大全+实验数据+思考题答案

大学物理实验报告答案报 答 大全（实验数据及思考题答案全包括）全 括

伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 测量次数 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

54.7

max

1

52.9

53.2

2

R/

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伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 测量次数 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

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大学物理演示实验报告格式

大学物理演示实验报告格式

一、演示目的 气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。

二、原理 首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多，两极之间的电场越强，空气层被击穿。反之越少，两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。

三、装置 一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。 四、现象演示 让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生

五、讨论与思考 雷电暴风雨时，最好不要在空旷平坦的田野上行走。为什么?

实验报告格式示例例一 定量分析实验报告格式（以草酸中H2C2O4含量的测定为例）实验题目：

草酸中H2C2O4含量的测定实验目的：

学习NaOH标准

大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）

伏安法测电阻

实验目的(1) 利用伏安法测电阻。

(2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。

U

实验方法原理根据欧姆定律，R =，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。

实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。

实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学

生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。

(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。

(2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。

(3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。

(1) 由?U =U max ×1.5% ，得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.0

得分 教师签名 批改日期

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（一）

实验名称： 实验1 基本测量 学院： 物理科学与技术学院

专业： 课程编号： 2218008004 组号： 16 指导教师：

报告人： 学号： 实验地点 科技楼901 实验时间： 2011 年 04 月 02 日 星期 六

实验报告提交时间： 2010年04月11日

一、实验目的

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