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1、#利用虚拟仪器测量发光二极管的伏安特性【引言】物理量的测量离不开仪器和测试手段，大学物理实验中主要是通过对长度、时间(频率)、质量、温度、电压等直接测量量的获得，去推测其它物理量的值，比如：光波长、声速、扬氏模量、霍尔系数、热导率、核质比等，而现代的传感技术和电路技术使物理量的测量更加便捷、准确。因此，传感器知识和智能化测量处理数据方法的学习是大学物理实验中一项重要内容。20多年前，美国国家仪器公司(NationalInstruments)提出”软件即是仪器”的虚拟仪器概念，从而引发了传统仪器领域的一场重大变革,使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域。虚拟仪器就是在计算机基础上利用高性能的模
2、块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用、并具有可视化界面的自动化测量仪器。实验目的】1.了解虚拟仪器极其应用2测量发光二极管的伏安特性；3学习从实验曲线获取相关信息的方法实验原理】满足欧姆定律U=RI的电阻，若加在其两端的电压U与通过电阻的电流I成线性关系,这种电阻叫线性电阻。但是很多器件的电压与电流不满足线性关系，这种电阻叫非线性电阻。非线性元件的阻值用微分电阻表示，定义为1)dURdI它表示电压随电流的变化率，又叫动态电阻或特性电阻。这个定义是电阻的普遍定义。非线性电阻伏安特性总是与一定的物理过程相联系，如发热、发光、能级跃迁等。江崎玲於奈等人因研究与隧道二极管负电
3、阻有关的遂穿现象而获得1973年的诺贝尔物理学奖。电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电流I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关系。如果将这种关系表示在U-I平面上，则称为伏安特性曲线。要测量各非线性元件的伏安特性曲线，一定要了解各非线性元件的特性，才能选择正确的实验方法，合适的监测电路，得出正确的实验结论。常用的非线性元件有：检波二极管、整流二极管、稳压二极管和发光二极管伏安特性曲线，这些二极管都具有单向导电作用，伏安特性曲线如图1所示。图1二极管的伏安特性曲线发光二极管由半导体发光材料制成，工作在第1象限。要发光的波长与材料的禁带宽度E对应。根据量子力学原理E=eV=
4、h可知，对于可见光，开启电压V约在23V。当加在发光二极管两端的电压小于开启电压时，发光二极管不会发光，也没有电流流过。电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管处于导通状态并发光，此时电流与电压呈线性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压。实验仪器】1非线性元件：发光二极管（5种颜色）。2.电源与仪表：直流稳压电源（020V）、直流恒流电源（02mA,020mA），数字万用表（2只），计算机和LabCorder软件。实验内容及操作步骤】实验电路如图2所示，采用通道1或通道2分别测量通过发光二极管的电压和电流，使用LabCorder采集数据，并在电脑上实时显示数据。【实验数据及后处理】本次实验要求至少测量5个发光二极管（如红光、蓝光绿光等，可任意搭配）的伏安特性曲线，并根据实验数据在一张图中做出这3个发光二极管的伏安特性曲线（横轴为电压，纵轴为电流），计算出开启电压。#紫光伏安特性曲线紫光伏安特性曲线#
