弱电流测量
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1、科学素养
- 电荷的运动产生电流,有传导电流和位移电流之分。在普通物理实验中,电流测量通常指的是传导电流的测量。
- 弱电流通常指1μA以下的电流,没有严格定义。弱电流的产生和测量,在绝缘体性能、半导体器件、静电防护、光电转换器件、电化学、生物电信号、生物传感器等领域具有重要意义。
- 在普通物理实验中,光电效应、逸出功、F-H实验、光电池、光电二极管或三级管、绝缘体的漏电电流等,都需要采用弱电流测量的技术。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
- 弱电流的产生(直流电源+高阻箱,或微电流发生器)。
- 弱电流的测量(指针式灵敏电流计,复射式光点检流计,数字式微电流计)。
- 硅光电二极管光敏特性曲线的测量。
b)提升内容
- 弱电流前置放大器的设计与搭建。
- 电流电压转换器的设计与搭建。
- 电流频率转换器的设计与搭建。
c)进阶内容
- 交流弱电流的测量(结合锁相放大器)。
- 1pA以下电流的测量(采用静电计、电荷计)。
- 弱信号测量中接地和电磁屏蔽的影响。
d)高阶内容
- 半导体材料电流温度特性的测量并计算激活能。
3、能力培养
- 设计并制作弱电流测量电路的能力。
- 电路的屏蔽、接地等操作训练。
- 多种弱电流测量仪器的使用。
4、知识点
- 电子线路性能评价:测量灵敏度、测量精度、重复率、漂移、输入阻抗、输入失调电流、输入偏置电流、电路响应速度、信噪比等。
- 信号放大与调理,电流传感器。
- 弱电流测量相关内容:接地、屏蔽、隔离、漏电、噪声、杂散电容等。
5、学科关联
- 电子学、材料学、生物学、医学、弱电检测、弱光检测、传感器等涉及弱电流测量的学科
6、延伸实验
- 弱电流转换及放大电路的设计和制作,要求设计并制作印刷电路板:
- (1)电流-电压变换电路,
- (2)T型反馈网络,
- (3)三运放差分放大电路,
- (4)集成电流/电压转换芯片,
- (5)基于单片机的集成弱电流测量模块。
讨论区
欢迎大家留言讨论! — 乐永康 2019/12/05 13:01