第一篇：太阳能电池特性研究_实验报告参考
课程名称 实 验报 大学物理实验 实验项目 告
专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 200 年 月 日
一、实验目的 1.在没有光照时，太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线，并求得电压和电 流关系的经验公式。.测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性，作出伏安特性曲线图，从图中求得它的短路电流（I sc）、开路电压（U OC）、最大输出功率 P m 及填充因子 FF , [FF 二 P m /（l SC • U
OC）]。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个 重要参数。
二、实验器材 光具座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池、数字万用表 1 只（用户自备）、电阻箱 1 只（用户自备）、白炽灯 光源 1 只（射灯结构，功率 40W）、光功率计（带 3V 直流稳压电源）、导线若干、遮光罩 1 个、单刀双掷开关 1 个。
三、实验原理 太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，当 U 较大时，e U
..1，其正向偏压与通过电流的关系式近似为：
U I = Io・e-, l o、-是常数。
两边取对数得 In I In 1 0
由半导体理论，二极管主要是由能隙为 E c-E V 的半导体构成。
E c 为半导体导电带，E V 为半导体价电带。当入 射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响 而产生光电流。
E I I 圏&全暗吋太阳能电池在外加偏压吋的伏安特性测量电路之二 四、实验步骤 1 •在没有光源(全黑)的条件下，测量太阳能电池施加正向偏压时的 I ~ U 特性，用实验测得的正向偏压时 I ~ U 关
系数据，画出 I ~ U 曲线并求得常数 1 和 I。的值。
2•在不加偏压时，用白色光源照射，测量太阳能电池一些特性。注意此时光源到太阳能电池距离保持为 20cm。
(1)画出测量实验线路图。
(2)
测量太阳能电池在不同负载电阻下，| 对 U 变化关系，画出 I ~ U 曲线图。
(3)用外推法求短路电流 | sc 和开路电压 U oc。
(4)求太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时负载电阻。
(5)计算填充因子 ［FF =P m /(l sc ・U °c)］。
五、实验数据和数据处理 1.在没有光源(全黑)的条件下，测量太阳能电池施加正向偏压时的 I ~ U 特性。
表 1 全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性数据记录 R(kC)S(V)U 2
(mV)l(PA)lnI
图-(b)全暗情况下太阳能电池外加偏压时的伏安特性半对数曲线 二 V , 丨 0 二 mA，相关系数 0.9996，电流与电压的指数关系得到验证。
3•在不加偏压时，用白色光源照射，测量太阳能电池一些特性。
表 2 恒定光照下太阳能电池在不加偏压时伏安特性数据记录 RS)U 1(V)l(mA)P(mW)R(0)U 1(V)I(mA)P(mW)200
4400
300
4600
400
4800
600
5000
800
5500
1000
6000
1200
6500
1400
7000
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7500
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8000
2000
8500
2200
9000
2400
10000
2600
20000
2800
30000
3000
40000
3200
50000
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60000
3600
70000
3800
80000
4000
90000
4200。
图 9 恒定光强无偏压时太阳能电池输出功率与负载电阻关系曲线 太阳能电池的最大输出功率 P m 二，最大输出功率时负载电阻 R L 二1.2 I(inA)3 在恒定光照下太阳能电池不加偏压时的伏安特性曲线
填充因子 [FF 二 P m /(l sc ・U °c)] = =。
六.实验结果-V " , I o = mA, 短路电流 l sc = ,开路电压 U OC =。
填充因子 [FF =P m /(l sc ・U °c)] = 七.分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等)八.思考题
实验报告内容：一.实验目的 二.实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号）
和公式、原理图）
四.实验步骤 五、实验数据和数据处理 六.实验结果 七.源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）
八.思考题三.实验原理（原理文字叙述 分析讨论（实验结果的误差来
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第二篇：汽油机速度特性实验报告
汽油机速度特性试验
一、目的与要求
(一)了解汽油机在节气门开度一定时，发动机扭矩Me、功率Ne、耗油率ge和小时油耗量GT随发动机转速n变化而变化的规律，从而确定发功机工作时的最佳转速范围。
(二)熟悉发动机速度特性的制取方法。
二、设备、仪器和工具
测试用汽油发动机，测功器，油耗和转速测定装置，秒表，气压计，大气湿度计，常用工具等各1套。
三、进行的方法、步骤和注意事项
(一)试验条件 在试验过程中，若把化油器节气门(油门)开度置于最大位置，则所测特性为外特性，否则便是部分特性。因此，制取速度特性时应把节气门开度置于某一确定的位置。维持发动机的冷却水温，机油温度和机油压力在正常的工作范围内。
(二)实验步骤
1首先对所用设备及仪表进行仔细的俭查，必要时进行保养。
2.对被测试的汽油机作起动前的例行保养。然后起动汽油机，使其运转至正常技术状态。
3、按部位分工后，开始进行试验；将油门固定在某一确定的开度，使汽油机满负荷稳定运转在最低转速处。此时，即为试验的起点。能过测取并记录耗一定量燃油ΔV毫升所需要的时间t、测功器计数P和转速n。然后，操纵测功器依次减小发动机的负荷，使其转速逐渐增加，并根据所选择的转速间隔，使发动机稳定工作在某一转速处，这时，再测取并记录耗油ΔV所需时间t、测功器计数P值及此时的转速。
在制取每一点时，均需记录发动机水温、机油温度及机油压力。
4、根据原始数据，逐点算出Me、Ne.GT,ge值，并绘制汽油机速度特性曲线。
5.在试验开始和结束时，应分别观察并记录大气状态:压力，温度，相对湿度。如不符合“GB”规定标准，则应对计算结果加以修正。
四、实验实习报告
(一)整理计算所测实验数据，绘制汽油机速度特性曲线，并作特性变化规律分析。
(二)实验过程中出现的主要问题
思考题：
1．对速度特性曲线进行分析？
第三篇：发动机负荷特性的测定实验报告
发动机负荷特性的测定
一、实验目的:
1、了解发动机在转速不变的情况下，燃料消耗量和燃料消耗率随功率变化的关系。
2、熟悉发动机负荷特性曲线的制取方法。
二、所需仪器设备
测试用发动机(汽油机或柴油机)、测功器、转器、转速显示仪、油耗测定 仪各
一、秒表2只、气压计、温度计、湿度计、废气分析仪、烟度计、噪声仪及 常用工具各一台套。
三、实验进行方法
1、实验时，按实验须知做好各项准备工作，启动发动机，暖机，使发动机达到正常工作温度并调整发动机到最佳的正常工作状态。
2、使发动机在某一节气门位置(或某一供油齿条位置)卜运转，调整发动机负荷(即改变测动器供水量)，使发动机在标定转速下稳定运转。
测取记录:
(1)转速n
(2)测功器磅称读数P
(3)耗用定量燃油所经历的时间t
(4)冷却水温度
(5)机油压力、温度
(6)发动机排气温度
(7)发动机排放、噪声
3、全部数据测取完后，改变节气门(或供油量)位置，改变发动机负荷，使发动机恢复到标定转速下稳定运转，此时又测取记录上述数据。
4、继续改变工况，一般由低负荷往高负荷作，一直到节气门全开(或供油量达到最大值)为止，可测取6—8个点。
5、实验中要绘制监督曲线ge-p，以监督试验的准确性，如发现某点数据不符合一般规律，应补作。
四、实验报告内容
1、根据所测数据进行计算并绘制ge-Ne及Gr-Ne曲线。
2、对特性曲线变化规律进行分析。
思考题
对负荷特性曲线进行分析？
第四篇：Z元件特性研究论文
文章
来源莲山
课 件 w w w.5y K J.Co m 5
摘要：Z-元件具有进一步的开发潜力，扩充其特性和应用可形成一些新型电子器件。本文在温、光、磁敏Z-元件的基础上，依据对Z-元件工作机理的深入探讨，开发出一些新型的半导体敏感元件，如掺金γ-硅热敏电阻、力敏Z-元件以及新型V/F转换器。本文着重介绍了这些新型敏感元件的电路结构与工作原理。这些新型敏感元件都具有生产工艺简单、体积小、成本低等特点。
关键词：热敏电阻，掺金γ-硅热敏电阻，Z-元件，力敏Z-元件，V/F转换器
一、前言
Z-半导体敏感元件﹙简称Z-元件﹚性能奇特，应用电路简单而且规范，使用组态灵活，应用开发潜力大。它包括Z-元件在内仅用两个﹙或3个﹚元器件，就可构成电路最简单的三端传感器，实现多种用途。特别是其中的三端数字传感器，已引起许多用户的关注。
Z-元件现有温、光、磁，以及正在开发中的力敏四个品种，都能以不同的电路组态，分别输出开关、模拟或脉冲频率信号，相应构成不同品种的三端传感器。其中，仅以温敏Z-元件为例，就可以组合出12种电路结构，输出12种波形，实现6种基本应用[3]。再考虑到其它光、磁或力敏Z-元件几个品种，其可供开发的扩展空间将十分可观。为了拓宽Z-元件的应用领域，很有从深度上和广度上进一步研究的价值。
本文在前述温、光、磁敏Z-元件的基础上，结合生产工艺和应用开发实践，在半导体工作机理上和电路应用组态上进行了深入的扩展研究，形成了一些新型的敏感元件。作为其中的部分实例，本文重点介绍了掺金g-硅新型热敏电阻、力敏Z-元件以及新型V/F转换器，供用户分析研究与应用开发参考。这些新型敏感元件都具有体积小、生产工艺简单、成本低、使用方便等特点。
二、掺金g-硅新型热敏电阻
1．概述
用g-硅单晶制造半导体器件是不多见的，特别是用原本制造Z-元件这样的高阻g-硅单晶来制造Z-元件以外的半导体器件，目前尚未见到报导。Z-元件的特殊性能，主要是由掺金高阻g-硅区﹙也就是n-i区﹚的特性所决定的，对掺金高阻g-硅的性能进行深入地研究希望引起半导体器件工作者的高度重视。
本部分从对掺金g-硅的特性深入研究入手，开发出一种新型的热敏元件，即掺金g-硅热敏电阻。介绍了该新型热敏电阻的工作原理、技术特性和应用特点。
2．掺金g-硅热敏电阻的工作机理
“掺金g-硅热敏电阻”简称掺金硅热敏电阻，它是在深入研究Z-元件微观工作机理的基础上，按新的结构和新的生产工艺设计制造的，在温度检测与控制领域提供了一种新型的温敏元件。
为了熟悉并正确使用这种新型温敏元件，必须首先了解它的工作机理。Z-元件是其N区被重掺杂补偿的改性pN结，即在高阻硅材料上形成的pN结，又经过重金属补偿，因而它具有特殊的半导体结构和特殊的伏安特性。图1为Z-元件的正向伏安特性曲线，图2为Z-元件的半导体结构示意图。
由图1可知，Z-元件具有一条“L”型伏安特性[1]，该特性可分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。其中，高阻的M1区对温度具有较高的灵敏度，自然成为研制掺金g-硅热敏电阻的主要着眼点。
从图2可知，Z-元件的结构依次是：金属电极层—p+欧姆接触区—p型扩散区—p-N结结面—低掺杂高补偿N区，即n-.i区—n+欧姆接触区—金层电极层。可见Z-元件是一种改性pN结，它具有由p+-p-n-.i-n+构成的四层结构，其中核心部位是N型高阻硅区n-.i，特称为掺金g-硅区。掺金g-硅区的建立为掺金g-硅热敏电阻奠定了物理基础。
Z-元件在正偏下的导电机理是基于一种“管道击穿”和“管道雪崩击穿”的模型[2]。Z-元件是一种pN结，对图2所示的Z-元件结构可按p-N结经典理论加以分析，因而在p-n-.i两区中也应存在一个自建电场区。该电场区因在p区很薄，自建电场区主要体现在n-.i区，且几乎占据了全部n-.i型区，这样宽的电场区其场强是很弱的，使得Z-元件呈现了高阻特性。如果给Z-元件施加正向偏压，这时因正向偏压的电场方向同Z-元件内部自建电场方向是相反的，很小的正向偏压便抵消了自建电场。这时按经典的pN结理论分析，本应进入正向导通状态，但由于Z-元件又是一种改性的pN结，其n-.i型区是经重金属掺杂的高补偿区，由于载流子被重金属陷阱所束缚，其电阻值在兆欧量级，其正向电流很小，表现在“L”曲线是线性电阻区即“M1”区。这时，如果存在温度场，由于热激发的作用使重金属陷阱中释放的载流子不断增加，并参与导电，必然具有较高的温度灵敏度。在M1区尚末形成导电管道，如果施加的正向偏压过大，将产生“管道击穿”，甚至“管道雪崩击穿”，将破坏了掺金g-硅新型热敏电阻的热阻特性，这是该热敏电阻的特殊问题。
在这一理论模型的指导下，不难想到，如果将Z-元件的n-.i区单独制造出来，肯定是一个高灵敏度的热敏电阻（由于半导体伴生着光效应，当然也是一个光敏感电阻），由此可构造出掺金g-硅新型热敏电阻的基本结构，如图3所示。由于掺金g-硅新型热敏电阻不存在pN结，其中n-.i层就是掺金g-硅，它并不是Z-元件的n-.i区。测试结果表明，该结构的电特性就是一个热敏电阻。该热敏电阻具有NTC特性，它与现行NTC热敏电阻相比，具有较高的温度灵敏度。
3．掺金g-硅热敏电阻的生产工艺
掺金g-硅热敏电阻的生产工艺流程如图4工艺框图所示。可以看出，该生产工艺过程与Z-元件生产工艺的最大区别，就是不做p区扩散，所以它不是改性pN结，又与现行NTC热敏电阻的生产工艺完全不同，这种掺金g-硅新型热敏电阻使用的特殊材料和特殊工艺决定了它的性能与现行NTC热敏感电阻相比具有很大区别，其性能各有优缺点。
4．掺金g-硅热敏电阻与NTC热敏电阻的性能对比
从上述结构模型和工艺过程分析可知，掺金g-硅层是由金扩入而形成的高补偿的N型半导体，不存在pN结的结区。它的导电机理就是在外电场作用下未被重金属补偿的剩余的施主电子参与导电以及在外部热作用下使金陷阱中的电子又被激活而参与导电，而呈现的电阻特性。由于原材料是高阻g-硅，原本施主浓度就很低，又被陷阱捕获一些，剩余电子也就很少很少。参与导电的电子主要是陷阱中被热激活的电子占绝对份额。也就是说，掺金g-硅热敏电阻在一定的温度下的电阻值，是决定于工艺流程中金扩的浓度。研制实践中也证明了这一理论分析。不同的金扩浓度可以得到几千欧姆到几兆欧姆的电阻值。金扩散成为产品质量与性能控制的关健工序。
我们认为，由于掺金g-硅热敏电阻的导电机理与现行的NTC热敏电阻的导电机理完全不同，所以特性差别很大，也存在各自不同的优缺点。掺金g-硅热敏电阻的优点是：生产工艺简单，成本低，易于大批量生产，阻值范围宽（从几千欧姆到几兆欧姆），灵敏度高，特别是低于室温的低温区段比NTC热敏电阻要高近一个量级。其缺点是：一批产品中电阻值的一致性较差、线性度不如NTC，使用电压有阈值限制，超过阈值时会出现负阻。
掺金g-硅新型热敏电阻与NTC热敏电阻的电阻温度灵敏度特性对比如图5所示。
在不同温度下，温度灵敏度的实测值对比如表1所示。
掺金g-硅热敏电阻是一种新型温敏元件。本文虽作了较详细的工作机理分析，但现在工艺尚未完全成熟，愿与用户合作，共同探讨，通过工艺改进与提高，使这一新型元件早日成熟，推向市场，为用户服务。
三、力敏Z-元件
1．概述 “力”参数的检测与控制在国民经济中占有重要地位。力敏元件及其相应的力传感器可直接测力，通过力也可间接检测许多其它物理参数，如重量，压力、气压、差压、流量、位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、扭矩、振动等，在机械制造、机器人、工业控制、农业气象、医疗卫生、工程地质、机电一体化产品以及其它国民经济装备领域中，具有广泛的用途。
在力参数的检测与控制领域中，现行的各种力敏元件或力传感器，包括电阻应变片、扩散硅应变片、扩散硅力传感器等，严格说，应称为模拟力传感器。它只能输出模拟信号，输出幅值小，灵敏度低是它的严重不足。这三种力敏元件或力传感器，为了与数字计算机相适应，用户不得不采取附加的数字化方法（即加以放大和A/D转换）才能与数字计算机相连接，使用极其不便，也增加了系统的成本。
Z-元件能以极其简单的电路结构直接输出数字信号，非常适合研制新型数字传感器[1]，其中也包括力数字传感器。这种力数字传感器输出的数字信号（包括开关信号和脉冲频率信号），不需A/D转换，就可与计算机直接通讯，为传感器进一步智能化和网络化提供了方便。
我们在深入研究Z-元件工作机理的基础上，初步研制成功力敏Z-元件，但目前尚不成熟，欢迎试用与合作开发这一新器件，实现力检测与控制领域的技术创新。
2．力敏Z-元件的伏安特性
如前所述，力敏Z-元件也是一种其N区被重掺杂补偿的改性pN结。力敏Z-元件的半导体结构如图6(a)所示。按本企业标准电路符号如图6(b)所示，图中“+”号表示pN结p区，即在正偏使用时接电源正极。图6(c)为正向“L”型伏安特性，与其它Z-元件一样该特性也分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。描述这个特性有四个特征参数：Vth为阈值电压，Ith为阈值电流，Vf为导通电压，If为导通电流。
M1区动态电阻很大，M3区动态电阻很小（近于零），从M1区到M3区的转换时间很短（微秒级），Z-元件具有两个稳定的工作状态：“高阻态”和“低阻态”，工作的初始状态可按需要设定。若静态工作点设定在M1区，Z-元件处于稳定的高阻状态，作为开关元件在电路中相当于“阻断”。若静态工作点设定在M3区，Z-元件将处于稳定的低阻状态，作为开关元件在电路中相当于“导通”。在正向伏安特性上p点是一个特别值得关注的点，特称为阀值点，其坐标为：p(Vth，Ith)。p点对外部力作用十分敏感，其灵敏度要比伏安特性上其它诸点要高许多。利用这一性质，可通过力作用，促成工作状态的一次性转换或周而复始地转换，就可分别输出开关信号或脉冲频率信号。
3．力敏Z-元件的电路结构
力敏Z-元件的应用电路十分简单，利用其“L”型伏安特性，在力载荷的作用下，很容易获得开关量输出或脉冲频率输出。力敏Z-元件的基本应用电路如图7所示。其中，图7(a)为开关量输出，图7(b)为脉冲频率输出。其输出波形分别如图8和图9所示。
在图7所示的应用电路中，电路的结构特征是：力敏Z-元件与负载电阻相串联，负载电阻RL用于限制工作电流，并取出输出信号。Z-元件应用开发的基本工作原理就在于通过半导体结构内部导电管道的力调变效应，使工作电流发生变化，从而改变Z-元件与负载电阻RL之间的压降分配，获得不同波形的输出信号。
（1）力敏Z-元件的开关量输出
在图7(a)所示的电路中，通过E和RL设定工作点Q，如图6﹙c﹚所示。若工作点选择在M1区时，力敏Z-元件处于小电流的高阻工作状态，输出电压为低电平。由于力敏Z-元件的阈值电压Vth对力载荷F具有很高的灵敏度，当力载荷F增加时，阈值点p向左推移，使Vth减小，当力载荷F增加到某一阈值Fth时，力敏Z-元件上的电压VZ恰好满足状态转换条件[1]，即VZ=Vth，力敏Z-元件将从M1区跳变到M3区，处于大电流的低阻工作状态，输出电压为高电平。在RL上可得到从低电平到高电平的上跳变开关量输出，如图8(a)所示。如果在图7(a)所示电路中，把力敏Z-元件与负载电阻RL互换位置，则可得到由高电平到低电平的下跳变开关量输出，如图8(b)所示。无论是上跳变或下跳变开关量输出，VO的跳变幅值均可达到电源电压E的40~50%。
开关量输出的力敏Z-元件可用作力敏开关、力报警器或力控制器。
（2）力敏Z-元件的脉冲频率输出
由于力敏Z-元件的伏安特性随外部激励改变而改变，只要满足状态转换条件，就可实现力敏Z-元件工作状态的转换。如果满足状态转换条件，实现Z-元件工作状态的一次性转换，负载电阻RL上可输出开关信号；同理，如果满足状态转换条件，设法实现力敏Z-元件工作状态的周期性转换，则负载电阻RL上就可输出脉冲频率信号。
脉冲频率输出电路如图7(b)所示。在图7(b)电路中，力敏 Z-元件与电容器C并联。由于力敏Z-元件具有负阻效应，且有两个工作状态，当并联以电容后，通过RC充放电作用，构成RC振荡回路，因此在输出端可得到与力载荷成比例变化的脉冲频率信号输出。其输出波形如图9(a)所示。输出频率的大小与E、RL、C取值有关，也与力敏Z-元件的阈值电压Vth值有关。当E、RL、C参数确定后，输出频率仅与Vth有关，而Vth对力作用很敏感，可得到较高的力灵敏度。初步测试结果表明：电容器C选择范围在0.01~1.0mF，负载电阻在5~20kW，较为合适。
同理，若把力敏Z-元件（连同辅助电容器C）与负载电阻RL互换位置，其输出频率仍与力载荷成比例，波形虽为锯齿波，但与图9﹙a﹚完全不同，如图9(b)所示。
4．力敏Z-元件的机械结构与施力方式
力敏Z-元件芯片体积很小，施加外力载荷时，必须通过某种弹性体作为依托。当力载荷作用于弹性体时，使芯片内部产生内应力，此内应力可改变力敏Z-元件的工作状态（从低阻态到高阻态，或者从高阻态到低阻态），从而使输出端产生开关量输出或脉冲频率输出。作为弹性体可以采用条形或园形膜片，材质可以是磷铜、合金钢或其它弹性材料。无论采用哪种弹性体，力敏Z-元件的受力方式目前理论上可归结为两种基本结构：即悬臂式结构和简支式结构，其示意图如图10所示。为便于研究力敏Z-元件受力后的应力应变特征，结构放大示意如图11所示。
如前所述，Z-元件在外加电场作用下，在N区可产生“导电管道”，该导电管道在外部激励作用下，可产生“管道调变效应[2]，由图11可知，对力敏Z-元件来说，其p区很薄，N区相对较厚，焊接层的厚度可忽略不计，因而，在力载荷作用下的管道调变效应必将发生在N区。当力载荷作为一种外部激励作用于弹性体时，使弹性体产生一定的挠度，在半导体晶格内部产生内应力，导电管道受到力调变作用，使N区电阻发生变化，改变了力敏Z-元件的伏安特性，使阈值点p产生偏移，阈值电压Vth将发生变化。
实验表明，由于封装结构和受力方式的不同，可产生如图12和图13所示两种方式的应力应变。若静态工作点Q设置在M3区，施加的力载荷使N区产生“压”应力，N区晶格被压缩，导电管道变“细”，正偏使用时电阻值将增加，因伏安特性的改变使阈值点p右移，Vth增加。当力载荷F增加到某一特定阈值Fth时，阈值点p向右移至负载线的右侧，力敏Z-元件将从低阻M3区跳变到高阻M1区，如图12所示。
同理，若静态工作点Q设置在M1区，施加的力载荷使N区产生“拉”应力，N区晶格被拉伸，导电管道变“粗”，正偏使用时电阻值将减小，因伏安特性的变化使阈值点p左移，Vth减小。当力载荷F增加到某一特定阈值Fth时，阈值点p左移至负载线上，力敏Z-元件将从高阻M1区跳变到低阻M3区，如图13所示。
上述分析可知，力敏Z-元件在不同封装结构和不同受力方式下，可产生工作状态的转换，可按设计需要输出不同的跳变信号，可用作力敏开关、力报警器或力控制器。在实际应用中，可通过电源电压E或负载电阻RL来设定力载荷的阈值Fth，但由于跳变阈值与力敏Z-元件的制造工艺、芯片尺寸、封装结构、弹性体材质与厚度、受力点的位置等诸多因素有关，许多问题尚需进一步研究与探讨。
力敏Z-元件具有M2区的负阻特性，并具有两个稳定的工作状态是脉冲频率输出的基础。借助辅助电容器C，按图7(b)所示电路，通过RC的充放电作用，可实现力敏Z-元件工作状态的周而复始的转换，采用图12﹙a﹚、﹙b﹚或图13﹙a﹚、﹙b﹚的结构和受力方式，都可输出脉冲频率信号，输出频率与力载荷成比例，其输出波形如图9(a)或图9(b)所示，分析从略。
作为设计实例，力敏Z-元件样件1#与样件2#，经加载与卸载实验，其脉冲频率输出的测试结果如下，供分析研究参考： 力敏Z-元件特征参数: Vth=10V, Ith=1mA, Vf=4.5V(测试条件: T=25℃, RL=5kW)
芯片尺寸：2′5′0.3mm，采用简支式结构，两支点距离为10mm；中间受力，应力应变方式为N区受压应力；条状p铜弹性体，厚度为0.2mm；试验环境温度为25.4℃。测试数据如表2所示。，样件2#﹙加载﹚所测数据，经计算机绘图可得回归线如图14所示。由于封装结构尚未定型测试数据有一定误差，但初步实验表明，在这种施力方式下，输出频率f与力载荷成正比，在一定施力范围内近似呈线性关系，且回差较小。随力载荷量程加大，非线性度要增加。回归处理后，力的平均频率灵敏度SF为：
Hz/g
约每10g 改变1Hz。力灵敏度和回差是力敏Z-元件的重要技术指标。需要指出的是：灵敏度和回差与力敏Z-元件的特征参数、形状与尺寸、弹性体材质与厚度、封装结构以及受力方式等诸多因素有关。许多问题也需进一步研究与探讨。需按用户需求进行结构定型与标准化生产。
四、新型V/F转换器
1．概述
目前正在研制或在线使用的各种传统传感器，因只能输出模拟电压或模拟电流信号，应称为模拟传感器。模拟传感器是模拟仪表或模拟信讯时代的产物，主要缺点是输出幅值小，灵敏度低，不能与数字计算机直接通讯。人类进入数字信息化时代后，以数字技术支撑的数字计算机已十分普及，现代数字计算机要求处理数字信号，而模拟传感器因受材料、器件的限制，仍只能输出低幅值的模拟信号，不能与计算机直接通讯，已成为制约信息产业发展的瓶颈问题。为了使模拟传感器能与计算机实现通讯，目前是采取把输出信号进行放大再加以A/D转换，即把现行的模拟传感器加以数字化的方法来与数字计算机相适应。虽然在信息采集与处理过程中电路复杂，硬件成本增加，但由于目前能直接输出数字信号的数字传感器为数不多，这种模拟传感器数字化的方法仍发挥着巨大的作用。
本部分利用Z-元件构成一种新型的V/F转换器，它能把模拟传感器输出的电压信号变成能被数字计算机识别的频率信号，提供了一种模拟传感器数字化的新方法。该方法与采用A/D转换器方案相比，具有电路简单、成本低、体积小、输出幅值大、灵敏度高、输出线性度好、能与计算机直接通讯等一系列优点，可做为模拟传感器与计算机之间的重要接口，在信息产业中具有广泛的应用前景。
2．电路组成与工作原理
Z-元件是一种新型的半导体开关元件，当其两端电压达到一定阈值(即阈值电压Vth)时，可从高阻状态跳变到低阻状态；而当其两端电压小于一定阈值(即导通电压Vf)时，又可从低阻状态跳变到高阻状态。利用这一特性可方便地开发V/F转换器。
由Z-元件构成的V/F转换器如图15(a)所示，图15(b)为其中Z-元件的电路符号。在图15(a)所示电路中以电压E为输入，由于RL、C和Z-元件之间的充、放电作用，使电路始终处于自激振荡状态，其振荡频率f与输入电压E成正比，波形为锯齿波，其输出幅值可以很大，由选定的Z-元件参数而定。实现了模拟信号(电压E)到数字信号(频率f)的转换，可用于数字系统的触发。由于输出幅值大，它不需放大就可实现与计算机的直接通讯。
3．V/F转换器的传输特性
当基准温度TS=20℃时，输入电压E与输出频率f之间的传输特性如图16所示。由图16可知该传输特性具有良好的线性关系，其中Emin~Emax(相应于MN区间)是工作电压的极限范围，AB区间为可靠的工作量程范围，它决定于模拟传感器的输出和V/F转换电路的参数设计。
由于Z-元件是半导体开关元件，构成V/F转换器时，对温度也具有一定的灵敏度，即温度漂移。该温度漂移具有正温度系数，一般小于10Hz∕°C，当环境温度变化较大时，将引起检测误差。
如果该误差在允许范围内，可不做温度补偿。如果要求检测精度较高，特别是在高精度计量使用时，应考虑温度补偿技术。
由温漂引起的相对误差与输出频率范围(即量程)有关。若输出频率较高，相对误差较小，若输出频率较低，则相对误差较大。如果假定环境温度有±10℃的变化，引起输出频率变化的绝对误差为Df=100Hz，按全量程输出频率的平均值为f=2000Hz设计，这时由温漂引起的相对误差d=±0.5%/℃，可满足一般计量精度要求。为进一步提高计量精度，必须采取温度补偿技术[4]。
参考文献：
[1].傅云鹏等，Z-半导体敏感元件原理与应用-(1)Z-元件及其应用开发综述，传感器世界，2001．2
[2].周长恩等，Z-半导体敏感元件原理与应用-(2)Z-元件的研制实践与工作机理的定性分析，传感器世界，2001．4
[3].王健林等，Z-半导体敏感元件原理与应用-(3)温敏Z-元件及其应用，传感器世界，2001．6
[4].傅云鹏等，Z-半导体敏感元件原理与应用-(5)Z-元件的温度补偿技术，传感器世界，2001．10
The Review of Z-element-(6)
Extension of Z-element’s Characteristics and Applications
Abstract：The Z-elements possess potential ability for further development.By researching the characteristics deeply, some new application can be developed.In this paper , some new type sensitive semiconductor are introduced such as impure gold g-Si thermistor, force-Z-sensor and V/F converter, which are developed by researching the work mechanism of Z-element deeply on the basis of Z-thermistor, photo-Z-element and magnito-Z-element.These elements possess many advantages such as simpler manufacturing technique, smaller volume and lower cost.In this paper, the characteristics, typical circuits and work principles of these new products are thoroughly introduced too.Keywords：Thermistor, Impure gold g-Si thermistor, Z-element, Force-Z-sensor, V/F converter..文章
来源莲山
课 件 w w w.5y K J.Co m 5
第五篇：课题研究实验报告whb
课题研究实验报告--营造英语氛围，建构新型英语有效课堂
一、课题的缘起及主要内容
21世纪是高新科学技术迅速发展的时代，地球村已经成为可能，而不同民族和国家交往日益频繁，学习和掌握多种语言是每个人生存和发展的基本条件之一，英语已成为信息技术传播的语言支撑。外语作为具有重要交流作用的工具，越发得到人们的重视。而我国的现状确实不容乐观，孩子们从小学到大学学习英语十多年，收效甚微，甚至被称为“哑巴英语”。这是长期以来，一直被我国中、小学教师所忽视的一个问题。英语在中国之所以支能够被称之为外语，首先是缺乏英语环境。只有当我们创设了一定的语言环境条件，使英语经过一定的积累，逐渐成为日常交流的语言之一，才能够使英语教学从Forcign Language（外语）变为Sccond Language（第二语言）甚至使Bilingual（双语）。因此外语教育也日益成为人们关注的焦点。教育心理学也告诉我们，小学阶段实施双语教学，符合学生的生理和心理特征。作为现代教育技术在教育教学中的作用也得到了社会的认可，其功绩显而易见，特别是在英语教学中的地位更显突出。面对日新月异的数字化生存环境，学校双语教学如何教，需要什么样的模式来教，直接关系到教育能不能够跟上时代发展的要求，我们的课题 “运用现代教育技术，建构新型双语课堂教学模式的研究”正是在这种环境下提出来的。
二、理论依据及实验目的课题研究依据了：
1、本课题的研究体现了：以“学生发展为本”的全新教育理念。各种活动的设计，重视以学生个性的发展，通过现代教育技术为学生提供尽可能多的学习资源，来搭建学生对语言学习所需要的外部现实情境和内心需要的桥梁，给不同的学生以不同的支持。
2、本课题的研究，体现了素质教育对新型人才培养的需要。主要是利用现代教育技术为学生营造英语学习的良好氛围以提高学生学习英语的兴趣，培养良好的学习习惯，为学生终身受益，来探索英语课堂教学的新模式为实验目的。
三、操作思路
在确定了研究内容后，我们采取了“引路、激趣、渐进“的方式，实行“三步走”。大致划分三个阶段：
第一阶段：（准备阶段）2006年1月-2006年2月
（1）、成立课题领导小组和课题实验小组；（2）、选定课题，制定方案和计划，申报课题；
（3）、搞好实验班基础调查，收集有关资料，培训实验教师。
1、宣传引路，设境激趣。
刚开始，由于对课题不是十分了解，课题组领导要求每位教师从网上搜集了大量资料，向学生宣传、教育。让他们充分认识到学好英语的重要性，培养良好的英语学习习惯和增长更多的英语见识会终生受益。接下来为了培养学生的英语兴趣，学校加大投入，充分利用校园的每一处地方，创设了英语气息浓郁的校园。我们将6号教学楼定为英语楼，围绕这一主题，充分利用每一面墙壁，在各个楼层分别制作了与学生英语有关的不同内容：在色彩鲜艳图画的衬托下，个个动物栩栩如生，个个人物活灵活现，有学生喜欢的故事天地，海底世界，英语小知识，水果聚会以及学生常用的重点词汇等等，这些精美的设计，使每一面墙壁变得生动而鲜活，学生徜徉之中，与趣味十足的英语知识为伴，被浓浓的英语气息包围着，随时可以用英语说两句，让学生感到英语无处不在，与同学形影不离。
2、全面培训试验教师，提高整体素质。
为了让英语教师明确课题研究的方向，坚定研究的信心，从我校实际情况出发，从学生的实际需要考虑，在课题思想指导下，对实施课题研究的教师进行了全面的培训，使教师在现代教育思想、专业知识、教学技能、科研能力等方面的综合素质有显著提高开展研究、观摩、实践操作相结合，突出应用性、实践性、学术性和时代性，使培训学习体现有效、开放、实用和互动的教育新模式，把我校英语教师培养成业务素质精良、教学技能全面、教学基本功过硬、具有一定教科研能力、适应新时代、新课程改革需求为目标。
一是英语学科教育教学理论与技能（基础性培训阶段）。以《小学英语新课标》为主要培训内容，展现世界上最先进的外语教学理论和实践经验，注重学生英语听、说、读、写能力的培养和训练，努力为学习者营造语境，精心设计内容，安排大量有趣的、有很强科学性的符合小学生年龄、心理特征和语言教学规律的教学活动，引导学生在轻松愉快，积极向上的气氛中学习英语，使英语学习“既容易又有趣”，运用现代教育技术，使英语教学呈现“学习活动化，活动交际化”的新局面。二是组织了集体研讨，吃透教材，重点注意了教材难点的分析与解决的方法。
总之，在课题思想的指引下，在新课改的热潮中，在我校课题组领导的大力支持下，正确引导下，通过了行之有效的英语集体培训活动，提高教师整体水平，“振兴民族在教育，振兴教育在教师”，通过培训，我们全体英语教师将努力打造了一支个体优秀、群体协作、敬业爱岗的专业化教师队伍。
第二阶段：（实验操作阶段）2006年3月-2008年4月
一、加强业务培训，探讨教学模式。
1.抓好英语科研主题，充分利用英语课堂主阵地，实现教研与教学的接轨。课堂教学是实施科研的主阵地，利用现代教育技术，创新课堂教学，促进课堂教学的有效性，实现教研与教学的相融互促一直是我们课题组的终极追求。为此，在课题启动的一段时间里，我们加大了英语课的授课数量，这样安排，使学生几乎每天都能接触到英语，加大了课堂上双语运用的浮现率。后来，按照上级的要求，取消了一些课程的双语，由于条件的限制，我们将研究阵地主要移到了英语课堂上，我们英语教师用极高的热情，投入到了课题研究中，在进行研究的三年时间里，我们主要从研讨英语教材和英语课堂教学两大方面着手，齐心协力打造我们一小的特色，运用现代教育技术，打造英语课堂教学新的模式。
一是为了让课题组教师很好的把握好教材，突出重点，有效解决难点，我们新学期一开始，就投入到了紧张的集体研讨活动中，每一单元教师都要认真分析教材，在研讨时让指定教师进行书面交流，其他教师补充修改，最后定为本单元的主要思路。通过集体研讨，发挥集体智慧，可以做到查漏补缺，为上好每一节课做好充足的准备。
二是很好利用了现代化技术，做到了资源共享。科研教师精心准备每一节备课和课件，然后传到校园网上，每个课题组的教师都可以分享到备课中精华的部分，他山之石对我们同样起到了画龙点睛的作用，让我们课题组教师可以随时撷取他人的成果来充实自己的口袋，使得我们的科研进行的游鱼得水，尤其是课件的资源共享，进一步提高了英语课堂的趣味性，为打造有效的英语课堂奠定了坚实的基础。另外我们课题组教师精心研讨的备课和试题大部分被市小学英语网录用，供全县英语教师参考运用。
三是充分利用网络，取百家之长。课题组教师认真准备好自己的备课的同时，还要在网络上博览群书，取之精髓，为我们教学科研所用。备课掠影记录了精彩的授课瞬间，为我们的课堂教学提供了很好的素材，让我们更有信心搞好我们的课堂教学工作。
2、从“新授-练习-复习”三课型着手，全面探索英语课堂教学新模式。
从2006年10月，我们就开始分两步走，探索了三课型的教学模式，首先组织课题组集体研讨了新授课、练习课、复习课的培训材料，确立了三课型的英语课堂设计方法，为了提高学生学习英语的兴趣，让学生成为课堂的主人，确立了两个字。一是“活”字，即将枯燥的文字变为有声有色的，让学生全面认知的新语言，教材内容活化为实际生活，教学活化为交际。二是“动”字，就是身体各部位动，认知结构动，认知的主题意识动。根据小学生的心理特点，呈现活动化使学生感知更加清晰，想象力更加丰富，思维更加深刻，记忆更牢固。总之，能使学生准确、快速地获取新的语言材料和知识。同时对教学设计应注意的事项强调了以下几点：
1、教学过程是教会学生学会学习的过程，要让学生参与探究过程，发展学生的认知结构，训练学生的思维能力，使其成为知道如何处理问题的学习者。
2、转变知识传授为学生自我构建。
3、有效学习：必须在社会环境中互动，是学习者在学习任务中互动，要做到“做中学”，强调学习过程中做到以下三个方面：认知重构、情景认知和社会互动。
4、课堂教学设计目标确定：改变重知识传授，轻过程；重知识传授，轻能力培养的旧的课堂教学模式。
其次，在领会三课型的授课新模式思想的基础上，我们开始进行课堂实践性操练，理论联系实际，课题组教师之间展开了精心备课、互相听课，评课的热潮，教师们互相取长补短，两年来，经过课题组教师的共同努力，我们最终推出了具有一小特色的“三课型”新型授课模式，新模式分别录像，在县级观摩会上展示和交流，得到了英语教师和领导的充分肯定并确认为立标人。我们的付出得到了回报，更坚定了我们课题组教师科研的步伐。
3、精心设计英语活动，唱响英语趣味性。
一是设计了趣味丰富的英语闯关活动。
为了让学生在英语活动中充分表现自己，满足学生的兴趣，以培养学生的演、唱、听、说为目标，在课题组的统一安排下，组织学生开展英语闯关活动，分别进行单词朗读、句子朗读，对话表演，歌曲演唱表演等活动形式，一次闯关成功可以得到过关奖章，一次没有闯关成功的同学，经过努力，还有第二次闯关的机会。活动的开展极大地调动了学生们学习英语的兴趣，增加了学生对英语的接触密度，提高了对英语的实际运用能力。通过小型而灵活多样的展示形式不断地激发学生的兴趣，学校统一检查评比。
二是动手描绘自己喜欢的英语快乐园地。
爱唱、爱动、爱说、爱画是小学阶段孩子们活泼好动的生理心里特点，以满足学生兴趣为出发点，激发学生的创新欲望，我们鼓励学生用五颜六色的彩笔描绘出属于自己的七彩快乐园。学生在自己设计的园地上尽情挥洒出天真烂漫的童心，小鸟飞在空中，遍地长满了小草、蘑菇，通过这栩栩如生的画面我们看到了学生纯洁美丽的心灵。祝福的语言 “Happy Teachers’ Day”, 表达了学生美好的祝愿。英语的交流，真情的表达，传递着师生之间的感情，融洽了师生关系。对于优秀的作品学校进行张贴表扬，更加激发了学生创新的欲望，无形中提高了学生学习英语的兴趣。
二、通过实验，不断探索新的教学模式。
以“同法对比、创新有效课堂”观摩活动为载体，进一步探索英语趣味课堂新模式。乘着三课型授课模式顺利开展的东风，我们课题组最近又继续努力，继续探讨英语趣味课堂教学新模式，同法对比集体观摩课将教师的授课水平又提高了一个层次。所谓同法，即“听、说、读、写”四位一体教学法，即围绕同一课型反复试讲、研讨、修正，在不断地研讨修正中探讨出新的受学生欢迎的授课模式。授课活动采用两轮讲课的形式进行：
第一轮：教师选取同一课型，先按照自己设计的模式进行试讲，互相进行点评，听课教师留有赏析记录，并进行集体研讨，授课教师虚心倾听了听课教师的意见或建议，重新对课堂教学进行了修改，设计。
第二轮：按照修改后的新授课模式，教师之间再组织进行第二轮听评课活动，授课教师将崭新的授课思路展现给听课教师，达到互相促进、互相提高的目的。
经过上述两轮对比观摩课，我们最终推出了具有一小特色的“听、说、读、写”四位一体课堂教学法，联想记忆单词，童话贯穿着课堂的重点句型和对话交流，歌谣歌曲飘荡在英语课堂上，让学生真实感受到了学习英语的乐趣，改变了枯燥无味的旧式课堂。为学生今后的英
语学习铺好了七彩路。
第三阶段：（总结阶段）2008年5月-2008年7月
课题研究进行过程中，学校开展了“愉快英语展示课”、“英语艺术节”“英语朗诵表演会”“英语闯关”等活动，进一步促进了学生学习英语的积极性和乐趣。真正做的了让学生多听、多讲、多玩、多演，在活动中接触语言信息。通过英语老师创设情景，让学生在情景中感悟，在情景中习得，学生学得兴趣盎然，给学生营造一种语言环境。课外阅读是提高学生习作能力的重要途径。我们也正是利用大阅读课题实施过程，把课外阅读中获得的知识运用到写作当中去，使得多数学生受益匪浅，提高了习作水平。
目前，我校课题组教师为了解决学生记忆单词困难，进一步提高对话的口语交际能力，我们着手编写了校本课程《趣味英语》，我们根据世界先进的教育理念，采用联想记忆单词的方法，用诙谐的一句话将单词描绘出来，既增强了趣味性，又减轻了学生记忆单词的困难，受到了学生的欢迎；朗朗上口的歌谣、歌曲，将重点对话贯穿在一起，这样学生在哼唱中就能将对话内容掌握熟练，降低了口语交际的难度，进一步提高了学生学习英语的积极性和自信心。
四、课题研究取得的成果。
我校的创新教育实验课题《运用现代教育技术，建构新型双语课堂教学模式的研究》，开展实施的三年之间，积累了宝贵的经验，构建了一系列趣味英语教育的新模式，在课题研究三年多的的时间里，我们的实验走过了苦闷，走出了迷茫，正步入一个良性循环的轨道。实验教师的责任感和紧迫感日益加强，每天步履匆匆，很累却很充实，不断反思，不断改进，力求让同学们的每一节英语课都能在快乐中收获着，成了我们教师奋斗的目标。学生的英语水平有了明显的提高。在教研中心组织的文化质量检测中，成绩名列前茅。学生良好的晨读习惯、课间用英语打招呼以及课后自觉阅读英语读物的习惯已经初步养成。实验教师积极探索与勇于实践的精神，推动着课题顺利发展。课题主持人我校陈丽萍校长主编了《优化学习方案》一书已出版，现已在全国推广使用，我校英语教师在教研课题的指引下，已编写了《趣味英语》校本课程，现在正处于实验运用阶段。所有这些成果，都凝聚着我们英语课题组教学的辛勤汗水和对科研的执着。这种强烈的事业感、责任心和忘我的拼搏奉献精神，有效保证了我校的英语教师的教学水平和教学质量。主要表现在：
1、具备高素质的教师。
课堂上教师处理教材的能力、课堂教学水平明显提高。课后做到了能及时充电，订阅观点前卫的教育创新类报刊、浏览各地英语教育网站，及时了解最新的教育信息和教改动态，在更大的范围内实现资源共享。还经常性地拜读英语教育专著，教师的理论水平得到提升，获得教育科研的理论支撑，教师的理论素养得到提高。再加上一线的教学实践，积累了丰富的教学经验。如今，我校课题研究组已完成从实践到理论，由理论指导实践的辩证循环，发挥出教育科研在教育教学中的最大效能。充分体验教科研成果转化所带来的成功与快乐。几年来，教师撰写的论文、案例等多次获奖，实验教师在县市、地市级优质课中获奖。
2、学生自主能力有效提升。
学生的英语水平明显提高。通过研究，学生的学习习惯及自学能力均高于以前，英语运用综合素质明显增强。课堂上表情丰富的角色表演，课后能主动用英语进行交流，自觉看英语课外书、哼唱英语歌曲和歌谣等已成为学生的生活需求。
“培养学生从小学就喜欢英语，养成良好的英语学习习惯，使学生终身受益”是我们的出发点，由“学英语是负担”变成“学英语是乐趣、是享受”是我们追求的目标，如今我们已经实现了这个愿望。开展研究《运用现代教育技术，建构新型双语有效课堂的研究》课题以来，让我们的一小变成了英语气息浓郁的校园，我们用创新构筑起的新教育课堂打造着自己的授课模式，形成师生互动学习、共同成长的快乐和谐的教学氛围。这个校园里的教师德才
兼备，学生多才多艺，他们正以崭新的面貌迎接新世纪的挑战。
以上是我校运用现代教育技术，探索新型英语授课模式课题研究进程及取得的成效的一个回顾，今后我们将一如既往地努力探索，最大限度地推广应用本课题的研究成果，期待着课题研究与课堂教学能真正的相容互促。
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