二极管实验室1性质与发光二极管PowerWord格式.docx
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Windows_file:
P46_DIO1.SWS
EQUIPMENTNEEDED所需仪器
•ScienceWorkshopInterface
•PowerAmplifier功率放大器
•
（2）VoltageSensor电压传感器
•
（2）PatchCords接插线
FROMAC/DCELECTRONICSLAB*来自AC/DC电子学实验室
•diode,二极管，1N-4007
•light-emittingdiode发光二极管（LED）,bi-color双色
•light-emittingdiode发光二极管（LED）,green绿色
•light-emittingdiode发光二极管（LED）,red红色
•light-emittingdiode发光二极管（LED）,yellow黄色
•resistor,电阻器，1kilo-ohm千欧（1k_）
•wirelead,引线，5inch英寸
（*TheAC/DCElectronicsLaboratoryisAC/DC电子学实验室是PASCOEM-8656.）
PURPOSE
Inthislaboratoryactivity,thepropertiesofvarioustypeofdiodesareinvestigated.本实验将研究不同型号的二极管的性质。
THEORY原理
Adiode（orp-njunctionrectifier）isanelectronicdevicewhichonlyallowscurrenttoflowinonedirectionthroughitonceacertainforwardvoltageisestablishedacrossit.Ifthevoltageistoolow,nocurrentflowsthroughthediode.Ifthevoltageisreversed,nocurrentflowsthroughthediode（exceptforaverysmallreversecurrent）.二极管（或p-n连接整流器）是这样的一种电子装置，一旦在它两端施加了某一正向电压，它就只允许单一方向的电流通过。
如果电压太低，则没有电流通过二极管。
如果电压反向，也没有电流通过二极管（除了一个很小的反向电流外）。
Alight-emittingdiodeemitslightascurrentpassesthroughthediodeintheforwarddirection.Ared-greendiodeisactuallytwodiodesconnectedtogetheranti-parallelsothatthereddiodeallowscurrenttoflowinonedirectionandthegreendiodeallowscurrenttoflowintheoppositedirection.Thus,ifDC（directcurrent）isappliedtothered-greendiode,itwillbeonlyredoronlygreendependingonthepolarityoftheappliedDCvoltage.ButifAC（alternatingcurrent）isappliedtothered-greendiode（bi-colorLED）,thediodewillrepeatedlyblinkredthengreenasthecurrentrepeatedlychangesdirection.发光二极管在有正向电流通过它时会发光。
红绿二极管实际上是反并联连接在一起的两个二极管。
红色允许电流沿一个方向通过，而绿色允许电流沿相反的方向通过。
这样，如果DC（直流电）施加在红绿二极管上时，取决于所施加的DC电压的极性，将只有红色或绿色发光。
但是如果AC（交流电）施加在红绿二极管（双色LED）上，由于电流反复改变方向，二极管将反复闪烁红色和绿色。
Abi-colorLEDisanexampleofaZenerdiode.AZenerdiodeallowscurrenttoflowinonedirectionwhentheforwardvoltageislargeenough,anditallowscurrenttoflowintheoppositedirectionwhenreversevoltage（calledthe“breakdown”voltage）islargeenough（usuallyafewvolts）.双色LED是一个稳压二极管的例子。
当正向电压足够大时，稳压二极管允许电流沿一个方向通过；
当反向电压（称为击穿电压）足够大（通常是几伏）时，稳压二极管允许电流沿相反的方向通过。
OVERVIEW概述
TherearefourunitsintheDiodeLabs.YouwillcompletethefirsttwounitsinLab1（thisexperiment）.YouwillcompleteUnitThreeandUnitFourinLab2（thenextexperiment）.二极管实验室中有四个单元。
在实验室1（本实验）中你将完成前两个单元；
在实验室2（下一个实验）中你将完成单元3和单元4。
Unit单元Activity实验
One1diodeproperties二极管的性质
Two2LED’sandZenerdiode发光二极管LED和稳压二极管
Three3rectifyasinewave整流一个正弦波
Four4basicpowersupply基础电源
Inthefirstunityouwillinvestigatethegeneralpropertiesofadiode.Inthesecondunityouwillinvestigatedifferenttypesofdiodes,includinglight-emittingdiodes（LED’s）andaZenerdiode.InthethirdunityouwillrectifyasinewavegeneratedbythePowerAmplifier.Inthelastunityouwillsetupthebasiccircuitryforapowersupply.在第一单元中，你将研究二极管的一般性质。
在第二单元中，你将研究不同类型的二极管，包括发光二极管和稳压二极管。
在第三单元中，你将整流一个由功率放大器产生的正弦波。
在最后一单元中，你将为一个电源设置基础电路。
PROCEDURE:
UnitOne–DiodeProperties步骤：
单元1——二极管的性质
PARTI:
ComputerSetup计算机设置
1.将ScienceWorkshop接口连接到计算机上，打开接口，然后打开计算机。
2.将一个电压传感器连接到模拟通道A，另一个电压传感器连接到模拟通道B。
3.将功率放大器连接到模拟通道C，将电源插线插入功放的背面，然后把它连接到一个合适的插座上。
4.打开如下命名的ScienceWorkshop文件：
1.ConnecttheScienceWorkshopinterfacetothecomputer,turnontheinterface,andturnonthecomputer.
2.ConnectoneVoltageSensortoAnalogChannelA.ConnectthesecondVoltageSensortoAnalogChannelB.
3.ConnectthePowerAmplifiertoAnalogChannelC.PlugthepowercordintothebackofthePowerAmplifierandconnectthepowercordtoanappropriateelectricaloutlet.
4.OpentheScienceWorkshopdocumenttitledasshown:
MacintoshWindows
P46DiodesP46_DIOD.SWS
•ThedocumentopenswithaGraphdisplayofCurrentinmilliamperes（mA）versusVoltage（V）,andtheSignalGeneratorwindowwhichcontrolsthePowerAmplifier.Thecurrentisacalculationbasedonthevoltagedropacrossa1000ohmresistor（asmeasuredonbytheVoltageSensorconnectedtoChannelB）.文件将打开并带电流（mA）——电压图表显示和控制功率放大器的信号发生器窗口。
电流是根据一个1000欧姆电阻器两端的电压降（即连接通道B的电压传感器的测量值）计算出来的。
5.TheSignalGeneratorissettooutput5.98V,up-rampACWaveform,at2.00Hz.信号发生器被设置为输出5.98V，2.00Hz的向上的AC波形。
6.TheSamplingOptions_are:
PeriodicSamples=Fastat500Hz,StartCondition=Outputat-5.9V,andStopCondition=Samplesat250.
•Note:
Forquickreference,seetheExperimentNoteswindow.Tobringadisplaytothetop,clickonitswindoworselectthenameofthedisplayfromthelistattheendoftheDisplaymenu.ChangetheExperimentSetupwindowbyclickingontheZoomboxortheRestorebuttonintheupperrighthandcornerofthatwindow.）注意：
如需快速参考，请参见实验注释窗口。
欲将一个显示图放至前台，单击其所在窗口或从显示器底部的菜单栏中选择该显示图的名称。
单击窗口右上角的扩大框或恢复按钮来改变实验设置窗口的大小。
7.ArrangetheGraphdisplayandtheSignalGeneratorwindowsoyoucanseebothofthem.调整图表显示和信号发生器窗口的位置，以便你可以看到它们两个。
PARTII:
SensorCalibrationandEquipmentSetup传感器校准和仪器设置
•YoudonotneedtocalibratethePowerAmplifierorVoltageSensor.你无须校准电压传感器或功率放大器。
1.Connectthe1N-4007diode（blackwithgraystripeatoneend）betweenthecomponentspringnexttothetopbananajackandthecomponentspringtotheleftofthebananajack.Arrangethediodesothegraystripeisattheleftend.将1N-4007二极管（黑色一端带灰色条纹）连接在上面的香蕉插孔旁边的组合弹簧和这个香蕉插孔左边的组合弹簧之间。
调整二极管，使灰色条纹在左端。
2.Connectthe1k_resistor（brown,black,red）betweenthecomponentspringnexttothebottombananajackandthecomponentspringtotheleftofthebottombananajack.将1千欧姆电阻器（棕色，黑色，红色）连接在下面的香蕉插孔旁边的组合弹簧和这个香蕉插孔左边的组合弹簧之间。
。
3.Connecta5inchwireleadbetweenthecomponentspringattheleftendofthediodeandthecomponentspringattheleftendofthe1k_resistor.将一条5英寸引线连接在二极管左端的组合弹簧和1千欧电阻器左端的组合弹簧之间。
（Seethemanualforthediagram.参见手册中的图示）
4.Putalligatorclipsonthebananaplugsofbothvoltagesensors.ConnectthealligatorclipsoftheChannelAvoltagesensortothewiresatbothendsofthediode.将鳄鱼夹夹在两个电压传感器的香蕉插头上。
将通道A电压传感器的鳄鱼夹连接到二极管两端的引线上。
5.ConnectthealligatorclipsoftheChannelBvoltagesensortothewiresatbothendsofthe1k_resistor.将通道B电压传感器的鳄鱼夹连接到1千欧电阻器两端的引线上。
6.ConnectbananaplugpatchcordsfromtheoutputofthePowerAmplifiertothebananajacksontheAC/DCElectronicsLabcircuitboard.将来自功率放大器输出端的香蕉插头接插线连接到AC/DC电子学实验室线路板上的香蕉插孔中。
PartIII:
DataRecording-Diodeand1k_Resistor数据记录——二极管和1千欧电阻器
1.TurnonthepowerswitchonthebackofthePowerAmplifier.打开功率放大器背后的电源开关。
2.ClicktheRECbuttontobegincollectingdata.TheSignalGeneratorwillstartautomatically.单击REC按钮开始收集数据。
信号发生器将自动开始输出信号。
•Datarecordingwillendautomaticallyafter250samplesaremeasured.Run#1willappearintheDatalistintheExperimentSetupwindow.测量了250个样品后，数据记录将自动停止。
Run#1将出现在实验设置窗口的数据列表中。
3.TurnofftheswitchonthebackofthePowerAmplifier.关掉功放背面的开关。
ANALYZINGTHEDATA:
Diodeand1k_Resistor分析数据——二极管和1千欧电阻器
1.ClicktheGraphdisplaytomakeitactive.ClicktheAutoscalebuttontoresizetheGraphtofitthedata.单击图表显示使之活动。
单击Autoscale按钮来重新分度图表以适应数据。
•TheverticalaxisshowsCurrentinmilliampsbasedonacalculationusingthevoltagedropacrossthe1k_resistor.ThehorizontalaxisshowsVoltageacrossthediode.竖轴显示电流（mA），电流是根据1千欧电阻器两端的电压降计算出来的。
横轴显示二极管两端的电压。
•Optional:
SelectSaveAs_fromtheFilemenutosaveyourdata.SelectPrintActiveDisplayfromtheFilemenutoprinttheGraph.选做：
从文件菜单中选择保存为来保存你的数据。
从文件菜单中选择打印活动显示来打印这个图表。
2.ClicktheMagnifierbutton.Thecursorchangestoamagnifyingglassshape.单击放大镜按钮，光标将变成一个放大镜的形状。
3Usethecursortoclick-and-drawarectanglearoundtheregionoftheplotofcurrentandvoltagewherethecurrentbeginstoincrease.Maketherectangletallenoughsothatitsupperboundaryisbeyond2milliamp（mA）.用光标单击，并围绕电流——电压曲线中电流开始增大的区域画一个矩形。
使矩形足够高，其上边界在2mA以上。
•TheGraphwillrescaletofitthedataintherectangularareayouselected.图表将重新分度以适应你所选择的矩形中的数据。
4.ClicktheSmartCursorbutton.单击灵敏光标按钮。
•Thecursorchangestoacross-hair.TheY-coordinateofthecross-hairisdisplayedneartheverticalaxis.TheX-coordinateofthecross-hairisdisplayedbelowthehorizontalaxis.光标将变成一个十字。
光标的Y坐标将显示在竖轴的旁边。
光标的X坐标将显示在横轴的下面。
5.Movethecursor/cross-hairtothepointontheplotwherethecurrentreaches2milliamps.Recordthevalueoftheturn-onvoltage（X-coordinate）at2mAintheDataTable.将光标/十字移到曲线上电流达到2mA的那个点。
将2mA处的接通电压的值（X坐标）记录在数据表中。
步骤：
UnitTwo–Light-EmittingDiodes单元2——发光二极管
•Youdonotneedtochangethecomputersetup.你无须改变计算机设置。
1.Preparethered,yellow,andgreenLED’sbyverycarefullybendingthewireleadssotheycanfitinthecomponentspringsinplaceofthediodeyouusedinUnitOne.小心地将红色、黄色和绿色LED的引线弯曲，以便用它们代替你在单元1中使用的二极管，装配到那些组合弹簧中。
2.ReplacethediodefromUnitOnewiththefirstLED（red）.ArrangethefirstLEDsotheshortlead（cathode）istotheleft.用第一个LED（红色）替换单元1中的二极管。
调整第一个LED的位置，使短引线（阴极）向左。
•ThewireleadthatisconnectedtothecathodeoftheLEDisslightlyshorter,andhasabeveledshouldernearwherethewireenterstheLED.连接到LED阴极上的引线稍微短一些，并且在引线进入LED的地方有一个倾斜的侧翼。
PARTIIIA:
DataRecording–Light-EmittingDiodes数据记录——发光二极管
•Datarecordingwille
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