第一篇：四探針測試電阻率和方塊電阻的實驗教案

《四探針測試電阻率和方塊電阻》的實驗教案

一、實驗教學目的

通過該實驗，通過讓學生測試不同樣品的電阻率和方塊電阻。增強學生的實際動手能力，加深對電阻率和方塊電阻的認識，為將來從事微電子相關的研究和測試方面的工作打好基礎。

二、實驗教學原理及要求

1、實驗教學原理

電阻率是決定半導體材料電學特性的重要參數，它為自由載流子濃度和遷移率的函數。半導體材料電阻率的測量方法有多種，其中四探針法具有設備簡單、操作方便、測量精度高，以及對樣品的形狀無嚴格的要求等優點，是目前檢測半導體材料電阻率的主要方法。

直線型四探針法是用針距為s（通常情況s=1mm）的四根金屬同時排成一列壓在平整的樣品表面上，如圖1所示，其中最外部二根（圖1中1、4兩探針）與恒定電流源連通，由于樣品中有恒電流I通過，所以將在探針2、3之間產生壓降V。

圖1測量方阻的四探針法原理

對半無窮大均勻電阻率的樣品，若樣品的電阻率為?，點電流源的電流為I，則當電流由探針流入樣品時，在r處形成的電勢V(r)為

V(r)?I? ………………………(1)2?r同理，當電流由探針流出樣品時，在r處形成的電勢V(r)為

V(r)??I?………………………(2)2?r可以看到，探針2處的電勢V2是處于探針點電流源+I 和處于探針4處的點電流源-I貢獻之和，因此：

I?11V2?(?)…………………(3)

2?s2s同理，探針3處的電勢V3為

V3?I?11(?)……………………(4)2?2ss 探針2和3之間的電勢差V23為

V23?V2?V3?I?………………..(5)2?s由此可得出樣品的電阻率為

V ??2?s23……………………….(6)

I從式（1）至式（6），對等距直線排列的四探針法，已知相連探針間距s，測出流過探針1和探針4的電流強度I、探針2和探針3之間的電勢差V23，就能求出半導體樣品的電阻率?。上述6式是在班無窮大樣品的基礎上導出的，要求樣品厚度及邊緣與探針之間的最近距離大于4倍探針間距。對于不滿足半無窮大的樣品，當兩根外探針通以電流I時，在兩根內探針之間仍可測到電勢差V23，這時，可定義一個“表觀電阻率”?0

?0?2?sV23…………………….(7)B0I引進修正因子B0，已有人對一些常用的樣品情況對B0的數值做了計算。通常選擇電流

I?2?s?10?3………………….(8)B0聯立（7-8）式可知，V23?103即為電阻率的數值。

因此測試時應選擇合適的電流，電流太小，檢測電壓有困難；電流太大會由于非平衡載流子注入或發熱引起電阻率降低。

對于高阻半導體樣品，光電導效應和探針與半導體形成金—半肖特基接觸的光生伏特效應可能嚴重地影響電阻率測試結果，因此對于高阻樣品，測試時應該特別注意避免光照。

對于熱電材料，為了避免溫差電動努對測量的影響，一般采用交流兩探針法測量電阻率。在半導體器件生產中，通常用四探針法來測量擴散層的薄層電阻。在 p 型或 n 型單晶襯底上擴散的 n 型雜質或 p 型雜質形成一pn 結。由于反向 pn 結的隔離作用，可將擴散層下面的襯底視作絕緣層，因而可由四探針法測出擴散層的薄層電阻，當擴散層的厚度＜0.53s，并且晶片面積相對于探針間距可視作無窮大時，樣品薄層電阻為

?VRs? ………………………..(8)

ln2I薄層電阻也稱為方塊電阻R?。長L和寬W相等的一個方塊的電阻稱為方塊電阻R?。如果一個均勻導體是一寬為W、厚度為d的薄層，如圖2所示，則

R???LL???? ……………..(9)SdWdR?單位為?/?。可見，R?阻值大小與正方形的邊長無關，故取名為方塊電阻，僅僅與薄膜的厚度有關。用等距直線排列的四探針法，測量薄層厚度d遠小于探針間距s的無窮大薄層樣品，得到的電阻稱之為薄層電阻。

圖2 薄層電阻示意圖

在用四探針法測量半導體的電阻率時，要求探頭邊緣到材料邊緣的距離遠大于探針間距，一般要求10倍以上；要在無振動的條件下進行，要根據被測對象給予探針一定的壓力，否則探針振動會引起接觸電阻變化。光電導和光電壓效應嚴重影響電阻率測量，因此要在無強光直射的條件下進行測量。半導體有明顯的電阻率溫度系數，過大的電流會導致電阻加熱，所以測量要盡可能在小電流條件下進行。高頻訊號會引入寄生電流，所以測量設備要遠離高頻訊號發生器或者有足夠的屏蔽，實現無高頻干擾。

2、實驗教學要求

1）學會用四探針測試儀進行不同材料電阻率和方塊電阻參數的測試 2）深入理解電阻率和方塊電阻的物理意義

三、實驗重點及難點

1）要求獨立完成電阻率和方塊電阻的測試 2）要求深入分析方塊電阻的測試原理

3）要求獨立分析光照對電阻率和方塊電阻阻值的影響

四、實驗學時安排

本實驗學時：2學時

五、實驗操作注意事項

1、嚴格按照設備操作規程使用設備，避免操作失誤導致設備故障或損壞；

3、實驗人員一律穿工作服上崗，保持工作臺面及設備器具整潔，注意環境衛生；

4、實驗完成后收好樣品、關機，切斷電源。

第二篇：實驗：用電壓表和電流表測電阻教案

實驗：用電壓表和電流表測電阻教案

林希秋

知識與技能：

1、掌握用伏安法測導體電阻的方法，加深對部分電路歐姆定律的理解和應用；

2、進一步學習滑動變阻器、電流表和電壓表的使用；

3、了解實驗數據的處理以及減小側量誤差的方法。過程與方法：

通過伏安法測導體電阻的學生小組實驗，學生學會用伏安法測導體電阻的方法。情感、態度與價值觀：

體驗實驗成功帶來的快樂，培養嚴謹、認真的實驗態度，激發學生的探索精神。教學重點和難點

理解伏安法測電阻的原理，掌握測量方法。教具

學生電源，直流電流表，直流電壓表，滑動變阻器(50Ω，1.5A)，電鍵，繞線電阻(5Ω、10Ω各一個)，導線。教學過程

(一)引入新課

(l)歐姆定律的內容和公式分別是什么？

(2)歐姆定律為人們提供了一種測定導體電阻大小的方法，這種方法叫什么？

本節課將通過分組實驗，學習用伏安法測定導體的電阻。

(二)講授新課

(板書)

三、實驗：用電壓表和電流表測電阻。

問：伏安法測電阻的原理是什么？

(板書)1．實驗原理

分別用電壓表和電流表側出電路中某一導體兩端的電壓和通過它的電流，根據歐姆定律就可以算出這個導體的電阻。

(板書)2．實驗電路。

問：(1)采用伏安法測定某一導體的電阻，需要使用哪些器材？每種器材在電路中起什么作用？

2．設計實驗電路，畫出電路圖，如圖所示。

3．要比較方便地改變導體兩端的電壓，以獲得三次不同的電壓值和相應的電流值，電路中應安裝什么裝置？怎樣將它連入電路？(此問題機動)

在學生討論的基礎上，教師給出完整的實驗電路圖(如右圖)。

講解學生分組實驗的注意事項：

(1)為便于實驗操作，要考慮器材在桌上的碼放位置。

(2)實驗時，電源電壓取4伏，電壓表的量程取3伏，電流表的量程取0.6安。

(3)先用阻值為5歐的繞線電阻做被測電阻進行實驗，調節滑片的位置，使電壓表的示數分別為1伏、2伏和3伏，觀察每次的電流值，以求出各次電阻值和電阻的平均值，然后換用阻值為10歐的電阻重做上述實驗。

(4)其它注意事項同往常一樣。

出示實驗數據記錄表。

學生分組進行實驗。教師巡視指導檢查。

實驗完畢，整理儀器。請幾個實驗組的同學匯報實驗數據，教師將實驗數據填入表中。

討論：

(1)觀察表中的數據，在測定某一個被測電阻的實驗中，電壓、電流、電阻的數據各具有什么特點？

(2)加在某一被測電阻兩端的電壓不同，通過它的電流也不同，但三次測定的電阻值卻相同(或基本相同)，這說明了什么？這又是為什么呢？

(三)鞏固知識

1．有的同學根據公式R=U／I得出下面的結論：導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比，你認為這種說法對嗎？若不對，錯在哪里？

2．某導體兩端加2伏的電壓時，通過該導體的電流為0.4安，該導體的電阻是多少歐？若將此導體兩端的電壓加大到5伏，這個導體的電阻多大？若該導體兩端不加電壓時，通過這個導體的電流多大？此時導體電阻多大？

(四)課堂小結

(五)布置作業

1．完成實驗報告。

2．課本習題。

3．預習：串聯電路電流的關系和電壓的關系分別是什么？

【評析】

這個實驗教案是完整的，可行的，行文和講課中還應注意以下問題：

1．伏安法測電阻是一個很重要的實驗，以后的應用也比較多，因此要進一步強調這個實驗的重要性和用這個方法測電阻的實用性。

2．要通過這個實驗進一步說明電流表、電壓表的使用方法。

3．實驗中要向學生說明自己聯好電路后一定要經過教師檢查方可按下電鍵實驗。

4．通過實驗進一步證實電阻值不隨U，I變的物理實質，讓同學進一步體會數學中的公式和物理中的公式不能等同理解，要強調物理公式中各物理量的物理意義，不要犯電阻的大小跟電壓成正比，跟電流成反比的錯誤。

第三篇：實驗：用電壓表和電流表測電阻教案示例之二物理教案

教學目的

1．通過分組實驗，使學生學會用伏安法測導體的電阻。加深對電阻概念的理解。

2．進一步提高綜合使用電學儀器進行電學實驗的能力。培養學生良好的實驗習慣。教學重點和難點

伏安法測電阻。教具

學生電源，直流電流表，直流電壓表，滑動變阻器(50ω，1.5a)，電鍵，繞線電阻(5ω、10ω各一個)，導線。教學過程

(一)引入新課

(l)歐姆定律的內容和公式分別是什么？

(2)歐姆定律為人們提供了一種測定導體電阻大小的方法，這種方法叫什么？

本節課將通過分組實驗，學習用伏安法測定導體的電阻。

(二)講授新課

(板書)

三、實驗：用電壓表和電流表測電阻。

問：伏安法測電阻的原理是什么？

(板書)1．實驗原理

分別用電壓表和電流表側出電路中某一導體兩端的電壓和通過它的電流，根據歐姆定律就可以算出這個導體的電阻。

(板書)2．實驗電路。

問：(1)采用伏安法測定某一導體的電阻，需要使用哪些器材？每種器材在電路中起什么作用？

2．設計實驗電路，畫出電路圖，如圖所示。

3．要比較方便地改變導體兩端的電壓，以獲得三次不同的電壓值和相應的電流值，電路中應安裝什么裝置？怎樣將它連入電路？(此問題機動)

在學生討論的基礎上，教師給出完整的實驗電路圖(如右圖)。

講解學生分組實驗的注意事項：

(1)為便于實驗操作，要考慮器材在桌上的碼放位置。

(2)實驗時，電源電壓取4伏，電壓表的量程取3伏，電流表的量程取0.6安。

(3)先用阻值為5歐的繞線電阻做被測電阻進行實驗，調節滑片的位置，使電壓表的示數分別為1伏、2伏和3伏，觀察每次的電流值，以求出各次電阻值和電阻的平均值，然后換用阻值為10歐的電阻重做上述實驗。

(4)其它注意事項同往常一樣。

出示實驗數據記錄表。

學生分組進行實驗。教師巡視指導檢查。

實驗完畢，整理儀器。請幾個實驗組的同學匯報實驗數據，教師將實驗數據填入表中。

討論：

(1)觀察表中的數據，在測定某一個被測電阻的實驗中，電壓、電流、電阻的數據各具有什么特點？

(2)加在某一被測電阻兩端的電壓不同，通過它的電流也不同，但三次測定的電阻值卻相同(或基本相同)，這說明了什么？這又是為什么呢？

(三)鞏固知識

1．有的同學根據公式r=u／i得出下面的結論：導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比，你認為這種說法對嗎？若不對，錯在哪里？

2．某導體兩端加2伏的電壓時，通過該導體的電流為0.4安，該導體的電阻是多少歐？若將此導體兩端的電壓加大到5伏，這個導體的電阻多大？若該導體兩端不加電壓時，通過這個導體的電流多大？此時導體電阻多大？

(四)課堂小結

(五)布置作業

1．完成實驗報告。

2．課本習題。

3．預習：串聯電路電流的關系和電壓的關系分別是什么？

(曹廣建)

這個實驗教案是完整的，可行的，行文和講課中還應注意以下問題：

1．伏安法測電阻是一個很重要的實驗，以后的應用也比較多，因此要進一步強調這個實驗的重要性和用這個方法測電阻的實用性。

2．要通過這個實驗進一步說明電流表、電壓表的使用方法。

3．實驗中要向學生說明自己聯好電路后一定要經過教師檢查方可按下電鍵實驗。

4．通過實驗進一步證實電阻值不隨u，i變的物理實質，讓同學進一步體會數學中的公式和物理中的公式不能等同理解，要強調物理公式中各物理量的物理意義，不要犯電阻的大小跟電壓成正比，跟電流成反比的錯誤。

第四篇：《實驗四 細胞的有絲分裂》教案

《實驗四 細胞的有絲分裂》教案

一、實驗目的

1.學習植物根尖細胞有絲分裂裝片的制作方法

2.觀察植物細胞有絲分裂過程，掌握有絲分裂各期的主要特征

二、材料與用品

洋蔥頭、洋蔥根尖縱切片標本、蛙胚細胞有絲分裂切片標本；普通光學顯微鏡、載玻片、蓋玻片、鑷子、恒溫培養箱、小刀、小試劑瓶、培養皿、酒精燈、火柴、FAA固定液、1摩爾/升鹽酸或濃鹽酸、醋酸洋紅染液、蒸餾水

三、實驗過程

1.檢查裝片制作過程的預習情況（1）取材

將洋蔥頭置于盛水的小燒杯上，使其鱗莖浸入水中，放在25℃恒溫箱中培養。待根長到2厘米左右時，于夜晚12時至1時切取長約1厘米左右的根尖。

（2）前處理

將材料浸入蒸餾水內，放置冰箱（0～4℃）中24小時。（3）固定

將材料從前處理的藥物中取出，用水沖洗2～3次，放入卡諾氏或FAA固定液中，固定24小時，固定液用量應為材料體積的15倍以上。

如固定的材料當時不用，可以先在90%酒精中泡半小時，然后在70%酒精泡半個小時，再換入70%酒精中，置0～4℃冰箱內可保存半年。經過較長時間保存的材料，進行觀察前再用固定處理一次，效果較好。

（4）解離

將固定后的根尖用清水漂洗數次，用1摩爾/升鹽酸在60℃恒溫箱內處理6～20分鐘后，清水漂洗。

（5）染色和壓片

將解離后的根尖，切取1～2毫米長的分生組織，放在載玻片上，加1滴醋酸洋紅染液，放置約10分鐘。然后在酒精燈上緩慢往復3～4次，微微加熱（不可煮沸），隨即用解剖針將材料撥碎，蓋上蓋玻片，覆以吸水紙，對準蓋玻片下的材料，用鉛筆的橡皮頭在蓋玻片上輕輕敲擊，再用拇指適當用力下壓，但注意勿使蓋片滑動。壓好的片子中，材料鋪展成均勻的、單層細胞的薄層。

2.學生按實驗步驟制作裝片

3.學生觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片 先在低倍鏡下找到根尖分生區，再轉高倍鏡，選擇較典型的有絲分裂各期圖象，仔細觀察。（1）間期

細胞形態無明顯變化，體積有所增大。核仁核膜較清楚，核內染色質呈細網狀。

（2）前期 細胞核脹大，核內染色質最初表現為極細盤曲的染色絲，以后染色絲逐漸縮短變粗形成染色體。染色體形態逐漸清楚，著絲點逐漸明顯。在前期結束時，核仁核膜消失。

（3）中期

紡錘體形成。染色體排列在細胞中央的赤道面上，從細胞極端觀察，可同時看到全部染色體；從側面觀察，則染色體排列成“一”字形。此時染色體變短變粗，其形態和數目都較清楚。

（4）后期

染色體著絲點分裂，每一染色體的二條單體成為二條獨立的子染色體。全部染色體分為兩組，分別向細胞的兩極移動。

（5）末期

兩組子染色體分別到達兩極，染色體逐漸伸長變粗，分散在核內成為染色質；紡錘體逐漸消失，核仁核膜重新出現，形成兩個新核。在兩新核之間赤道面上，出現細胞板，并逐漸形成細胞壁，最后分成兩個子細胞。

4.教師示范觀察動物細胞有絲分裂裝片

在高倍鏡下觀察動物細胞有絲分裂切片標本，比較動物植物細胞有絲分裂過程中的特點。

四、作業

1、繪出你所觀察到的植物細胞有絲分裂各期的圖象。

2、細胞有絲分裂過程中哪一時期是觀察染色體形態和進行染色體記數的最好時期？

3、動物細胞與植物細胞的有絲分裂過程有什么不同的特點？

第五篇：實驗四 用VHDL設計組合電路教案

實驗四

用VHDL設計組合電路教案

一、實驗目的 熟悉使用VHDL進行簡單組合電路的設計； 2 熟悉使用VHDL進行簡單層次電路的設計； 熟悉使用VHDL文本輸入法設計PLD芯片的流程；

二、實驗內容

用VHDL語言完成3—8線譯碼器設計；

三、實驗原理

二進制譯碼器的輸入是一組二進制代碼，輸出是一組與輸入代碼一一對應的高、低電平信號。某三位二進制譯碼器的真值表及示意圖如下：

BIN / OCTA0A1A2SA124&EN01234567SBSC(a)Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y074138A2A1A0(b)SASBSC

三、實驗步驟及要求

1、請根據以上圖原理圖，編寫一個3—8譯碼器的VHDL源程序。（只考慮三個輸入A2A1A0和8個輸出y7y6y5y4y3y2y1y0 ,不考慮它的使能控制輸入端）。

2、對DEC3_8.vhd文件編譯后，再進行波形仿真，完成輸入信號A、Y 輸入的設置，啟動仿真器Simulator，觀察輸出波形的情況。

3、鎖定引腳、編譯并編程下載。參選實驗電路模式5和附表一，鍵

1、鍵

2、鍵3為輸入信號A0、A1、A2分別鎖定在EP1K30/50144-PIN TQFP 目標芯片的輸入引腳，輸出信號y7、y6、y5、y4、y3、y2、y1、y0分別鎖定在目標芯片的輸出引腳上。

4、硬件實測3—8線譯碼器的邏輯功能。按動GW48實驗板上的高低電平輸入鍵

1、鍵

2、鍵3，得到不同的A0、A1、A2輸入組合；觀察輸出發光二極管Di的亮滅，檢查3—8線譯碼器的設計結果是否正確。

思考題

如果有一個模6計數器采用約翰遜尾變碼編碼。其順序為： 000－>001－> 011 －>111 －>110 －>100－>000 試設計一個由時鐘CLK觸發，復位控制端RESET＝0進行復位操作的模6計數器。

實驗報告要求：

寫出實驗源程序，畫出仿真波形。分析實驗結果，以及它們的硬件測試實驗結果寫進實驗報告。寫出心得體會。

重點內容是分析原理圖，寫出對應的VHDL代碼

對思考題注意加入時鐘和復位控制信號，注意其相關語法現象。

參考VHDL源代碼 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY DEC3_8 IS

PORT(A : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);

Y : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END DEC3_8;ARCHITECTURE beh OF DEC3_8 IS BEGIN

PROCESS(A)

BEGIN

CASE A IS

WHEN “000” => Y <= “00000001”;

WHEN “001” => Y <= “00000010”;

WHEN “010” => Y <= “00000100”;

WHEN “011” => Y <= “00001000”;

WHEN “100” => Y <= “00010000”;

WHEN “101” => Y <= “00100000”;

WHEN “110” => Y <= “01000000”;

WHEN “111” => Y <= “10000000”;

WHEN OTHERS => NULL;

END CASE;

END PROCESS;END beh;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY CNT6 IS

PORT(clk,resset : IN STD_LOGIC;

COUNTOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END CNT6;ARCHITECTURE beh OF CNT6 IS Signal NEXT_COUNT: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGIN

PROCESS(clk,resset)

BEGIN IF resset='0' THEN NEXT_COUNT <=“000”;Elsif CLK'event and CLK='1' then CASE NEXT_COUNT IS

WHEN “000” => NEXT_COUNT <= “001”;

WHEN “001” => NEXT_COUNT <= “011”;

WHEN “011” => NEXT_COUNT <= “111”;

WHEN “111” => NEXT_COUNT <= “110”;

WHEN “110” => NEXT_COUNT <= “100”;

WHEN “100” => NEXT_COUNT <= “000”;

WHEN OTHERS => NULL;

END CASE;END if;COUNTOUT <= NEXT_COUNT;

END PROCESS;