第一篇：ESD保護(hù)器件的主要特性參數(shù)分析及典型應(yīng)用

ESD保護(hù)器件的主要特性參數(shù)分析及典型應(yīng)用

ESD保護(hù)對高密度、小型化和具有復(fù)雜功能的電子設(shè)備而言具有重要意義。本文探討了采用TVS二極管防止ESD時(shí)，最小擊穿電壓和擊穿電流、最大反向漏電流和額定反向關(guān)斷電壓等參數(shù)對電路的影響及選擇準(zhǔn)則，并針對便攜消費(fèi)電子設(shè)備、機(jī)頂盒、以及個(gè)人電腦中的視頻線路保護(hù)、USB保護(hù)和RJ-45接口等介紹了一些典型應(yīng)用。

隨著移動產(chǎn)品、打印機(jī)、PC，DVD、機(jī)頂盒(STB)等產(chǎn)品的迅速發(fā)展，消費(fèi)者正要求越來越先進(jìn)的性能。半導(dǎo)體組件日益趨向小型化、高密度和功能復(fù)雜化，特別是像時(shí)尚消費(fèi)電子和便攜式產(chǎn)品等對主板面積要求嚴(yán)格的應(yīng)用很容易受到靜電放電的影響。一些采用了深亞微米工藝和甚精細(xì)線寬布線的復(fù)雜半導(dǎo)體功能電路，對電路瞬變過程的影響更加敏感，將導(dǎo)致上述的問題更加激化。

ESD保護(hù)原理

電路保護(hù)元件存在幾種技術(shù)，當(dāng)選擇電路保護(hù)元件時(shí)，若設(shè)計(jì)師選擇不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)器件將只能提供錯(cuò)誤的安全概念。電路保護(hù)元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護(hù)的布線情況、可用的電路板空間以及被保護(hù)電路的電特性來決定。此外，了解保護(hù)元件的特性知識也非常必要，需要考慮的重要因素之一是器件的箝位電壓。所謂箝位電壓是在ESD器件里跨在瞬變電壓消除器(TVS)上的電壓，它是被保護(hù)IC的應(yīng)變電壓。

因?yàn)槔孟冗M(jìn)工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄，柵極氧化層更易受到損害。這意味

著較高的箝位電壓將在被保護(hù)IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓，并且增加了失效的概率。

很多保護(hù)元件都被設(shè)計(jì)成可吸收大量的能量，由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)上的原因也導(dǎo)致其具有很高的箝位電壓。由于變阻器的箝位電壓太高，他們不能夠提供有效的ESD保護(hù)。此外，由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護(hù)。TVS二極管正是為解決此問題而產(chǎn)生的，它已成為保護(hù)便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。

TVS二極管是專門設(shè)計(jì)用于吸收ESD能量并且保護(hù)系統(tǒng)免遭ESD損害的固態(tài)元件。如果應(yīng)用得當(dāng)，TVS二極管將限制跨在被保護(hù)器件上的電壓剛好高過額定工作電壓，但是卻遠(yuǎn)低于破壞閾值電壓。

TVS相關(guān)參數(shù)

處理瞬時(shí)脈沖對器件損害的最好辦法是將瞬時(shí)電流從敏感器件引開。TVS二極管在線路板上與被保護(hù)線路并聯(lián)，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過電路正常工作電壓后，TVS二極管便發(fā)生雪崩，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過二極管被引開，避開被保護(hù)器件，并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓。當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后，TVS二極管自動回復(fù)高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。許多器件在承受多次沖擊后，其參數(shù)及性能會發(fā)生退化，而只要工作在限定范圍內(nèi)，二極管將不會發(fā)生損壞或退化。

從以上過程可以看出，在選擇TVS二極管時(shí)，必須注意以下幾個(gè)參數(shù)的選擇：

1.最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓，在25℃時(shí)，低于這個(gè)電壓TVS是不會發(fā)生雪崩的。當(dāng)TVS流過規(guī)定的1mA電流(IR)時(shí)，加于TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標(biāo)準(zhǔn)值的離散程度，可把VBR分為5%和10%兩種。對于5%的VBR來說，VWM=0.85VBR；對于10%的VBR來說，VWM=0.81VBR。為了滿足IEC61000-4-2國際標(biāo)準(zhǔn)，TVS二極管必須達(dá)到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊，有的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)。對于某些有特殊要求的便攜設(shè)備應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以按需要挑選器件。

2.最大反向漏電流ID和額定反向關(guān)斷電壓VWM。VWM這是二極管在正常狀態(tài)時(shí)可承受的電壓，此電壓應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的正常工作電壓，否則二極管會不斷截止回路電壓；但它又需要盡量與被保護(hù)回路的正常工作電壓接近，這樣才不會在TVS工作以前使整個(gè)回路面對過壓威脅。當(dāng)這個(gè)額定反向關(guān)斷電壓VWM加于TVS的兩極間時(shí)它處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過它的電流應(yīng)小于或等于其最大反向漏電流ID。

3.最大箝位電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP。當(dāng)持續(xù)時(shí)間為20mS的脈沖峰值電流IPP流過TVS時(shí)，在其兩端出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC與

VBR之比稱為箝位因子，一般在1.2~1.4之間。VC是二極管在截止?fàn)顟B(tài)提供的電壓，也就是在ESD沖擊狀態(tài)時(shí)通過TVS的電壓，它不能大于被保護(hù)回路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損傷的危險(xiǎn)。

4.Pppm額定脈沖功率，這是基于最大截止電壓和此時(shí)的峰值脈沖電流。對于手持設(shè)備，一般來說500W的TVS就足夠了。最大峰值脈沖功耗PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功耗值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且，TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率(持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間之比)為0.01%。如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，應(yīng)考慮脈沖功率的累積，有可能損壞TVS。

5.電容量C。電容量C是由TVS雪崩結(jié)截面決定的，是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大將使信號衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。電容對于數(shù)據(jù)/信號頻率越高的回路，二極管的電容對電路的干擾越大，形成噪聲或衰減信號強(qiáng)度，因此需要根據(jù)回路的特性來決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應(yīng)盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3pF)，而對電容要求不高的回路電容選擇可高于40pF。

ESD應(yīng)用

1.底部連接器的應(yīng)用

底部連接器設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用在移動消費(fèi)類產(chǎn)品上，目前市場上應(yīng)用產(chǎn)品主要為移動電話、PDA、DSC(數(shù)碼相機(jī))以及MP3等便攜產(chǎn)品。

由于是直流回路，可選用高電容器件。此端口可能會受到高能量的沖擊，可以選用集成了TVS和過流保護(hù)功能的器件。如圖1所示，是便攜產(chǎn)品的底部連接器保護(hù)電路的示意圖，其中的數(shù)據(jù)線保護(hù)IC為NZQA5V6XV5T1、NZQA6V2XV5T1、NZQA6V8XV5T1、NZQA8V2XV5T1、NZQA5V6AXV5T1、NZQA6V8AXV5T1、MSQA6V1W5T2、SMF05T1和NSQA6V8AW5T2。以上產(chǎn)品都帶4個(gè)單相獨(dú)立線路ESD保護(hù)，其中MSQA系列、NSQA系列和SMF05的封裝形式是SC-88A，NZQA系列的封裝形式是SOT-553。其中NZQA5V6XV5是5.6V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V2XV5是6.2V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V8XV5是6.8V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V8AXV5是6.8V單向式、低電容TVS保護(hù)器件；NUP4102XV6是14V雙向式、低電容TVS。這些SOT5xx封裝的TVS器件均針對260℃回焊溫度處理工藝生產(chǎn)，符合100%無鉛和靜電放電保護(hù)的要求，比傳統(tǒng)的SC88封裝減少電路板空間達(dá)36%，降低厚度40%，適合用于對電路板空間要求嚴(yán)格的便攜設(shè)備，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器。RJ-45(10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò))RJ-45接口廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)連接的接口設(shè)備上，典型的應(yīng)用就是10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

如圖2所示，RJ-45數(shù)據(jù)線保護(hù)主要應(yīng)用了安森美公司的低電容瞬態(tài)電壓抑制二極管--SL05，工作電壓是5V。實(shí)際上該公司有一系列的SLXX產(chǎn)品，產(chǎn)品從SL05到SL24，工作電壓覆蓋5V、12V、15V、24V。符合IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空氣)8kV(接觸)/IEC 61000-4-4(EFT)40A(5/50ns)/IEC 61000-4-5(Lightning)12A(8/20us)標(biāo)準(zhǔn)，除了用在LAN/WAN設(shè)備上，還適合用于高速數(shù)據(jù)線保護(hù)，移動電話和USB端口的保護(hù)。

3.視頻線路的保護(hù)

目前視頻常見的輸出端口設(shè)計(jì)有D-SUB(如圖3)、DVI(28線)、SCART(19線)和D-TERMINAL(主要日系產(chǎn)品在用)。視頻數(shù)據(jù)線具有高數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)480Mbps，有的視頻數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到1G以上，因而要選擇低電容LCTVS，它通常是將一個(gè)低電容二極管與TVS二極管串聯(lián)，以降低整個(gè)線路的電容(可低于3pF)，達(dá)到高速率回

第二篇：NTC、PTC、TVS、MOV等電路保護(hù)器件典型應(yīng)用比較

NTC、PTC、TVS、MOV等電路保護(hù)器件典型應(yīng)用比較

NTC:負(fù)溫電阻,溫度越高,電阻越小,用于串在輸入回路中限制開機(jī)浪涌電流.正常工作時(shí)發(fā)熱,電阻降低,不影響工作,但是它是消耗能量的,功耗不能忽略.NTC也可用于測溫.為了避免電子電路中在開機(jī)的瞬間產(chǎn)生的浪涌電流,在電源電路中串接一個(gè)功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑制開機(jī)時(shí)的浪涌電流,并且在完成抑制浪涌電流作用以后,由于通過其電流的持續(xù)作用,功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不計(jì),不會對正常的工作電流造成影響,所以,在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器,是抑制開機(jī)時(shí)的浪涌,以保證電子設(shè)備免遭破壞的最為簡便而有效的施。分析：沒通電時(shí),NTC的阻值高,一通電霎那,阻值仍高,限制了涌流,隨著NTC有電流流過,溫度增加,阻值下降到很低,可以忽略.正常工作時(shí),電流小,阻值就小,那么突然來一個(gè)浪涌電流,或者電路那段路使得電流增大,那就起不了保護(hù)作用了。例如電源短路了,由于NTC已經(jīng)導(dǎo)通了,對它也無能為力,只有靠保險(xiǎn)絲起作用.記住NTC只是起開機(jī)保護(hù)的就可以了.試想若電路已經(jīng)正常上電,NTC已低阻,這時(shí)遭遇高壓NTC是無能為力的。在電源正常工作一段時(shí)間后,再進(jìn)行頻繁開關(guān)機(jī),會對電源造成傷害的,因?yàn)檫@時(shí)由于NTC的溫度上升,阻值下降,對浪涌的抑制能力已經(jīng)及其有限了。所以采用NTC抑制開機(jī)浪涌的電源設(shè)備,不能夠頻繁的開關(guān)機(jī).需要等NTC冷卻,恢復(fù)至其冷態(tài)阻值后,才能再次開機(jī).要不,安裝NTC的意義就沒有了.PTC:正溫電阻,串在輸入回路中,又稱為:自恢復(fù)保險(xiǎn)絲.過流時(shí)發(fā)熱,電阻增大,與輸入等效斷開,冷確后電阻降低,可繼續(xù)工作,不需要更換,常與壓敏電阻、TVS同時(shí)使用.PTC用途很多,如彩電的消磁電路,電冰箱壓縮機(jī)的啟動電路等，過溫保護(hù)有時(shí)也用PTC。串在回路中PTC,NTC都可能用到,但PTC是相當(dāng)于保險(xiǎn)絲作用的,NTC是限制開機(jī)電流用的.壓敏電阻:英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor“簡寫”VSR"。也叫做MOV(metal oxide varistors)。并聯(lián)在交流側(cè)電路中主要是起“限制電壓超高”作用.利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，超過嵌位電壓后電流迅速增大（但不會短路,這點(diǎn)與放電管不同），從而實(shí)現(xiàn)對后級電路的保護(hù)。

壓敏電阻在固態(tài)繼電器電路過壓保護(hù)電路中的應(yīng)用

當(dāng)固態(tài)繼電器SSR用于驅(qū)動感性負(fù)載時(shí)，在電源接通與斷開的瞬間會產(chǎn)生較高的浪涌電壓，為了保護(hù)SSR內(nèi)部的雙向可控硅元件不致過電壓而損壞或誤動作，可在SSR的交流輸出端并接一只壓敏電阻MY。壓敏電阻的選擇，如果是220V電源，采用470V即可；如果是380V電源，選用830V的。

TVS管是瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）的簡稱。它的特點(diǎn)是：響應(yīng)速度特別快（為ns級），耐浪涌沖擊能力較放電管和壓敏電阻差。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10的負(fù)12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。

壓敏電阻的工作原理:比如一個(gè)“標(biāo)稱300V”的壓敏電阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!這時(shí)壓敏電阻被擊穿,通過很大的電流,熔斷了保險(xiǎn)絲后,就保護(hù)了后面的電路,然后壓敏電阻又恢復(fù)了原來的狀態(tài).TVS管和壓敏電阻比較：TVS管和壓敏電阻都靠改變自身的阻擾特性來進(jìn)行靜電放電，瞬態(tài)電壓和浪涌電壓的控制，而主要差異是導(dǎo)通后的阻擾，TVS有高靈敏度的N/P結(jié)進(jìn)行控制，其導(dǎo)通阻擾很低，而MOV的導(dǎo)通阻擾要比TVS高出許多，從而導(dǎo)致箝位電壓、箝位比率的差異。TVS管 主要用于低電壓電路，而壓敏電阻主要用于高壓電路中。

第三篇：光電二極管特性參數(shù)的測量及原理應(yīng)用(精)

工作總結(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 / / 光電池/光敏電阻/光電二極管特性參數(shù)的測量 指 導(dǎo) 人：朱小姐 實(shí)驗(yàn)類型：工作檢驗(yàn)及年終總結(jié) 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：搏盛科技光電子半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模轰N售技能的考察，產(chǎn)品及相關(guān)知識的了解情況，年終總結(jié) 實(shí)驗(yàn)日期：2011 年 12 月 26 日 姓 名：陳帥 職位：銷售工程師 手機(jī)號：159******** Email: chenshuaisz1688@163.com 概述 光電效應(yīng)是指入射光子與探測器材料中的束縛電子發(fā)生相互作用，使束縛電子變成為自由 電子的效應(yīng)。光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)兩類。入射光子引起探測器材料表面發(fā)射 電子的效應(yīng)稱為外光電效應(yīng)。入射光子激發(fā)的載流子（電子或空穴）仍保留在材料內(nèi)部的效應(yīng) 稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)器件有光電導(dǎo)探測器（例如光敏電阻）、光生伏特器件（光電池、光電二極管、光電三極管）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測量三種內(nèi)光電效應(yīng)器件（光敏電阻、光電池、光電二極管）的特性參數(shù)。注意事項(xiàng) a 做實(shí)驗(yàn)請關(guān)燈，以達(dá)到良好的測量效果。b 拆卸數(shù)據(jù)線時(shí)不要用力硬拽，拆不下來請轉(zhuǎn)個(gè)角度拆。c 請?jiān)谧约旱膶?shí)驗(yàn)桌上做實(shí)驗(yàn)，不要到別的實(shí)驗(yàn)桌旁干擾同事做實(shí)驗(yàn)，更不要動他人的 儀器。d 請勿觸摸光學(xué)鏡片的表面。e 測量時(shí)不要碰導(dǎo)線，否則數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。更不能用力拉扯導(dǎo)線，導(dǎo)致接頭脫落。f 實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉所有電源開關(guān)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告 報(bào)告開頭請?zhí)钊胄彰⒙毼弧⑹謾C(jī)號、實(shí)驗(yàn)日期。實(shí)驗(yàn)完成后，請將報(bào)告打印出來，在有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表的頁腳簽名，然后交到朱 小姐辦公 桌上。Word 文件請以“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+姓名”命名，發(fā)到朱小姐郵箱。請?jiān)谠┕?jié)前完成。簽名: 第 1頁

光敏電阻的特性曲線測量 一.目的要求 測量 CdS（硫化鎘）光敏電阻的伏安特性和光照特性。實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到：

1、使用 Excel 或繪圖軟件 Origin 繪制出伏安特性特性曲線

2、繪制出光照特性曲線

3、理解光敏電阻的光電特性 二.實(shí)驗(yàn)原理 某些物質(zhì)吸收了光子的能量產(chǎn)生本征吸收或雜質(zhì)吸收，從而改變了物質(zhì)電導(dǎo)率的現(xiàn)象稱為 物質(zhì)的光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)只發(fā)生在某些半導(dǎo)體材料中，金屬沒有光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻 是基于光電導(dǎo)效應(yīng)工作的元件。光敏電阻具有體積小，堅(jiān)固耐用，價(jià)格低廉，光譜響應(yīng)范圍寬 等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于微弱輻射信號的探測領(lǐng)域。由于光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，只要把它當(dāng)作電阻值隨光照度而變化的可變電阻器對待即可，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以 加交流電壓。因此光敏電阻在電子電路、儀器儀表、光電控制、計(jì)量分析以及光電制導(dǎo)、激光 外差

探測等領(lǐng)域中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。如圖，光功率為 P 的光照射到光敏電，則光敏層單位時(shí)間所吸收： 阻上，假設(shè)光全部 被吸收 的光量子數(shù)密度 N 應(yīng)為 N = P hνbdl（1）光敏層每秒產(chǎn)生的電子數(shù)密度 Ge 為： G e = ηN（2）η為有效量子效率，表示入射光子轉(zhuǎn)換為光電子的效率。它定義為： η = 單位時(shí)間內(nèi)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的有效電子空穴對數(shù) 單位時(shí)間內(nèi)入射光量子數(shù)（3）理想情況下，入射一個(gè)光量子產(chǎn)生一對電子空穴，η=1。實(shí)際上，η <1。光敏層內(nèi)電子總產(chǎn)生率應(yīng)為熱電子產(chǎn)生率 Gt 與光電子產(chǎn)生率 Ge 之和： G e + Gt = ηN + rt（4）在熱平衡狀態(tài)下，半導(dǎo)體的熱電子產(chǎn)生率 Gt 與熱電子復(fù)合率 rt 相平衡。導(dǎo)帶中的電子與 價(jià)帶中的空穴的總復(fù)合率 R 應(yīng)為： R = K f(?n + ni(?p + p i（5）式中，Kf 為載流子的復(fù)合幾率，Δn 為導(dǎo)帶中的光生電子濃度，Δp 為導(dǎo)帶中的光生空穴 濃度，ni 與 pi 分別為熱激發(fā)電子與空穴的濃度。同樣，熱電子復(fù)合率與導(dǎo)帶內(nèi)熱電子濃度 ni 及價(jià)帶內(nèi)空穴濃度 pi 的乘積成正比。即 簽名: 第 2頁

rt = K f ni p i（6）在熱平衡狀態(tài)載流子的產(chǎn)生率應(yīng)與復(fù)合率相等。即 ηN + K f ni pi = K f(?n + ni(?p + pi（7）在非平衡狀態(tài)下，載流子的時(shí)間變化率應(yīng)等于載流子的總產(chǎn)生率與總復(fù)合率的差： d?n = ηN + K f ni pi ? K f(?n + ni(?p + pi = ηN ? K f(?n?p + ?pni + ?npi（8）dt 下面分為弱光與強(qiáng)光照射兩種情況討論式（8）： ①在弱光照射下 光生載流子濃度Δn 遠(yuǎn)小于熱激發(fā)電子濃度 ni，光生空穴濃度Δp 遠(yuǎn)小于熱激發(fā)空穴的濃 度 pi，并考慮到本征吸收的特點(diǎn)，Δn=Δp，式（8）可簡化為 d?n = ηN ? K f ?n(ni + pi dt（9）?t 利用初始條件 t = 0 時(shí)，Δn = 0，解微分方程得： ?n = ητN(1 ? e 式中τ=1/Kf(ni+pi，稱為載流子的平均壽命。τ（10）由式（10）可見，光激發(fā)載流子濃度隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng) t >>τ時(shí)，載流子濃度Δ n 達(dá)到穩(wěn)態(tài)值Δn0，即達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)： ?n 0 = ητN（11）（12）光激發(fā)載流子引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率的變化為： ?σ = ?n0qμ = ητqμN(yùn) 式中，μ為電子遷移率μn 與空穴遷移率μp 之和。光敏電阻受光照后阻值會變小也可以這么定性理解：當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，固體材料吸收 的能量使部分價(jià)帶電子遷移到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶中留下空穴。這樣材料中的載流子數(shù)目增加，材料的電導(dǎo)率也就增加。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓 U 后，光電流為： I ph = A 為與電流垂直的截面積，d 為電極間的距離。A ?σ U d（13）由式（12）與式（13）可知：在一定

照度下，光敏電阻兩端所加電壓與光電流為線性關(guān)系，伏安特性曲線符合歐姆定律。光敏電阻具有與普通電阻相似的伏安特性，但它的電阻值是隨入 射光照度變化的。可以測出在不同光照下加在光敏電阻兩端的電壓與流過它的電流的關(guān)系曲 簽名: 第 3頁

線，即光敏電阻的伏安特性曲線，伏安特性曲線過零點(diǎn)，其斜率為某光照度下的電阻值。圖 1 不同光照下光敏電阻的伏安特性曲線 弱光照射下半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo) g 為： g = ?σ bd ητqμbd ητqμ = N = P l l hνl 2（14）可以看出，弱光照下的半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)與光功率 P 成線性關(guān)系。光照度越大，電導(dǎo)越大，電阻的阻值越小。將式（14）兩邊微分得： dg = ηqτμ dP hνl 2（15）由此可得半導(dǎo)體材料在弱光照射下的光電導(dǎo)靈敏度： S g = d g ηqτμλ = dP hcl 2（16）可見，在弱光照射下的半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)靈敏度與光電導(dǎo)材料兩電極間的長度 l 的平方 成反比，為與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。電導(dǎo)隨光照量變化越大的光敏電阻就越靈敏。在一定外加電壓下，光敏電阻的光電流與光通量之間的關(guān)系稱為光照特性。光敏電阻阻值 隨光照的增加而減小。當(dāng)照度很低時(shí)，光敏電阻的光照特性近似為線性關(guān)系，斜率大致相同。隨光照度的增高，光照特性從線性漸變到非線性。當(dāng)照度變得很高時(shí)，曲線近似為拋物線性。圖 2 光敏電阻的光照特性曲線 簽名: 第 4頁

②在強(qiáng)光照射下 Δn>>ni，Δp>>pi，式（8）可以簡化為： d?n = ηN e,λ ? K f ?n 2 dt ? 2 t ? tanh ? τ ? 1（17）? ηN 利用初始條件 t = 0 時(shí)，Δn = 0，解微分方程得： ?n = ? e,λ ? K ? f 白色 LED 光源 準(zhǔn)直透鏡 起偏器P1（18）式中 τ = 1 起偏器P2 聚焦透鏡 光敏元件轉(zhuǎn)盤 ηK f N e,λ 為強(qiáng)光照作用下載流子的平均壽命。在強(qiáng)光照情況下，半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)與光功率為拋物線關(guān)系： ? ηbd ? ? g = qμ ? ? hνK l 3 ? P f ? ? 兩邊微分得： dg = 1 2 1 2 數(shù)字檢流計(jì)（19）1 ? ηbd ? ? P dP qμ ? 2 ? hνK f l 3 ? ? ? 1 2 LM07電器箱 1 ? 2（20）1 2 半導(dǎo)體材料在強(qiáng)光照射下的光電導(dǎo)靈敏： S g 1 dg 1 ? ηbd ? ? 2 ? P = = qμ ? dP 2 ? hνK f l 3 ? ? ?（21）在強(qiáng)光照射下半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)靈敏度不僅與材料的性質(zhì)有關(guān)而且與光照度有關(guān)，是非 線性的。從圖 2 可以看出，光照度越高，光電導(dǎo)靈敏度越低。三.實(shí)驗(yàn)裝置 儀器設(shè)備主要有：導(dǎo)軌、光具座、LED 光源、CdS 光敏電阻、電源箱、數(shù)字檢流計(jì)、硬紙 片。光源為發(fā)光二極管，它具有效率高、體積小、耗電少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，且改變電源電壓可 以改變 LED 燈亮度。為了充分利用光源，在光源后放置了透鏡 L1，這樣點(diǎn)光源經(jīng)透鏡 L1 為出 射平行光，再經(jīng)棱鏡 L2 聚焦到光敏電阻上。為了減少環(huán)境光的影響，將光敏電阻置于遮光筒 內(nèi)，遮光筒開有一小孔，供發(fā)光二極管的光照入。光照度的變化通過轉(zhuǎn)動偏振片 P1 和 P2 的夾角達(dá)到減光效果，由馬呂斯定律： I = I 0 cos 2 α（22）I0 為當(dāng)兩偏振片平行時(shí)的出射光強(qiáng)。當(dāng)兩偏振片之間有夾角α?xí)r，光強(qiáng)就按式（22）減小，也就是起到減光效果。I 為通過偏振片后的光強(qiáng)。簽名: 第 5頁

實(shí)驗(yàn)所用光敏電阻為最常見的CdS(硫化鎘光敏電阻。它的光譜響應(yīng)特性最接近人眼光譜光視效率,峰值響應(yīng)波長為0.52μm,在可見光波段范圍內(nèi)的靈敏度最高,因此,被廣泛地應(yīng)用于燈光的自動控制,照相機(jī)中電子快門的自動測光等。

三種光敏電阻的光譜響應(yīng)特性

四.實(shí)驗(yàn)步驟、測量內(nèi)容

(1將發(fā)光二極管的底座鎖定螺絲順時(shí)針擰緊,固定在滑軌上。打開發(fā)光二極管的電源盒背面的開關(guān),將電源盒面板上的旋鈕順時(shí)針旋到底(即光照度開到最大。將透鏡L1滑動到距離發(fā)光二極管9厘米處(L1透鏡的焦距,將底座的鎖定螺絲順時(shí)針擰緊在滑軌上。

(2光路同軸等高調(diào)節(jié):將所有的器件調(diào)到同一高度,光束穿過各器件的中心。(3在光敏電阻前立一張硬紙片。一邊滑動透鏡L2,一邊觀察紙上的光斑,使光斑聚成盡可能小的光點(diǎn)。如果聚光效果仍不夠好,可以在滑動透鏡L2的同時(shí),稍微滑動透鏡L1,以達(dá)到良好的聚光效果。

(4撤掉硬紙片,將光敏電阻的黑色扇形擋板轉(zhuǎn)開,露出光敏電阻黃色轉(zhuǎn)盤上的小孔,觀察光是否照進(jìn)小孔。將導(dǎo)線的一端插入轉(zhuǎn)盤上“光敏電阻”背面的插口。背面有三個(gè)插口,要插入到“光敏電阻”正背后的那個(gè)插口。插入即可,不必旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)線另一端連接到“LM07光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”電控箱面板上的“光電阻”接口,將“MT數(shù)字檢流計(jì)”電控箱背面的導(dǎo)線接到“LM07光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”電控箱面板上的“光電流”接口,將電控箱上面板上的光電阻開關(guān)撥到“開”的位置。

(5打開“LM07光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”的電源開關(guān)。面板右上角的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕可調(diào)節(jié)“供給電壓”(對光敏電阻施加的外部電壓。

(6將兩只偏振片P1、P2轉(zhuǎn)盤上的0°刻度線與標(biāo)線對齊。打開“MT數(shù)字檢流計(jì)”的電源開關(guān)。面板上顯示的是光電流數(shù)值。如果光電流顯示為1,表示數(shù)值溢出了,請將增益旋鈕逆時(shí)針旋到最小。將“供給電壓”從10V→8V→6V→4V→2V→0V依次遞減,把相應(yīng)的光電流數(shù)值填入表1中。

(7旋轉(zhuǎn)兩偏振片中的一只,每次轉(zhuǎn)15°,直到兩偏振片的光軸夾角為90°。每次轉(zhuǎn)角度后,將“供給電壓”從10V→8V→6V→4V→2V→0V依次遞減,把相應(yīng)的光電流數(shù)值填入表1中。注意:由于經(jīng)常旋轉(zhuǎn)偏振器的轉(zhuǎn)盤,螺絲可能脫扣。即使兩只轉(zhuǎn)盤上 的0°刻度線與標(biāo)線對齊,并不代表真實(shí)情況是這樣。可以轉(zhuǎn)動其中一只偏振器的刻度盤,當(dāng)光電流最大時(shí),視作兩偏振片的光軸夾角為0°,然后再依次轉(zhuǎn)15°。

五.數(shù)據(jù)記錄與繪圖

表1不同光照下加在光敏電阻兩端的電壓與流過它的電流的關(guān)系αcos2αI(μA U=0V U=2V U=4V U=6V U=8V U=10V 90°0 75°0.07 60°0.25 45°0.5 30°0.75 15°0.93 0°1 根據(jù)表1中的數(shù)據(jù),使用Excel或繪圖軟件Origin繪制出如圖1所示的光敏電阻伏安特性曲線。1μA=1×10-6A 對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,電腦算出直線的斜率,將斜率填入表2中。斜率的倒數(shù)即光敏電阻在不同光照度下的電阻值,將計(jì)算出的電阻值也填入表2中。1KΩ=1×103Ω

表2光敏電阻阻值與光照度的關(guān)系

αcos2α伏安特性曲線的斜率k電阻R=1/k(KΩ 90°0 75°0.07

60°0.25 45°0.5 30°0.75 15°0.9 0°1 根據(jù)表2的數(shù)據(jù),使用Excel或繪圖軟件Origin繪制出光敏電阻的光照特性曲線: 五.觀察與思考

1、隨著溫度的升高,光敏電阻的暗電阻和靈敏度會怎樣?

2、光敏電阻效應(yīng)有什么可能的應(yīng)用? 光電池的特性曲線測量 目的要求

測量光電池的光照特性和伏安特性。實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到:

1、測量光電池在光照狀態(tài)下的短路電流I sc、開路電壓U oc、最大輸出功率P max、填充因子

FF

2、了解光電池的光伏特性和黑暗狀態(tài)下的伏安特性(二極管特性 實(shí)驗(yàn)原理

1839年,法國科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel就發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”,簡稱“光伏效應(yīng)”。具有光生伏特效應(yīng)的半導(dǎo)體材料有很多,例如硅(Si、鍺(Ge、硒(Se、砷化鎵(GaAs等半導(dǎo)

體材料。利用這些材料能夠制造出具有各種特點(diǎn)的光生伏特器件,其中硅光生伏特器件具有制造工藝簡單、成本低等特點(diǎn)使它成為目前應(yīng)用最廣泛的光生伏特器件。常見的光生伏特器件有光電池、光電二極管、光電三極管、CCD等。

光生伏特器件工作基于PN結(jié)的光伏效應(yīng)。PN結(jié)的基本特征是它的電學(xué)不對稱性。在結(jié)區(qū)有一個(gè)從N側(cè)指向P側(cè)的內(nèi)建電場存在。

熱平衡下,多數(shù)載流子(N側(cè)的電子和P側(cè)的空穴的擴(kuò)散作用與少數(shù)載流子(N側(cè)的空穴和P側(cè)的電子由于內(nèi)電場的漂移作用相抵消,沒有凈電流通過PN結(jié)。此時(shí),用電壓表量不出PN結(jié)兩端有電壓,稱為零偏狀態(tài)。當(dāng)照射光激發(fā)出電子一空穴對時(shí),電勢壘的內(nèi)建電場將把電子一空穴對分開,從而在勢壘兩側(cè)形成電荷堆積,形成光生伏特效應(yīng)。如果說光導(dǎo)現(xiàn)象是半導(dǎo)體材料的體效應(yīng),那么光伏現(xiàn)象則是半導(dǎo)體材料的“結(jié)”效應(yīng)。也就是說,實(shí)現(xiàn)光伏效應(yīng)需要有內(nèi)部電勢壘,當(dāng)照射光激發(fā)出電子一空穴對時(shí),電勢壘的內(nèi)建電場將把電子一空穴對分開,從而在勢壘兩側(cè)形成電荷堆積,形成光生伏特效應(yīng)。這個(gè)內(nèi)部電勢壘可以是PN結(jié)、PIN結(jié)、肖特基勢壘結(jié)以及異質(zhì)結(jié)等。這里我們主要討論P(yáng)N結(jié)的光伏效應(yīng),它不僅最簡單,而且是基礎(chǔ)。

如果PN結(jié)正向電壓偏置(P區(qū)接正,N區(qū)接負(fù),則有較大正向電流流過PN結(jié)。如果把PN結(jié)反向電壓偏置(P區(qū)接負(fù),N區(qū)接正,則有一很小的反向電流通過PN結(jié),這個(gè)電流在反向擊穿前幾乎不變,稱為反向飽和電流。

PN 結(jié)的伏安特性為:(10?=T k eu s d B e I I 式中I d 是暗(指無光照電流,I so 是反向飽和電流,U 是偏置電壓(正向偏置為正,反向偏置為負(fù),e 是電子電荷量,k B 是波爾茲曼常數(shù), T 是絕對溫度。

PN 結(jié)光伏探測器的典型結(jié)構(gòu)及作用原理如圖所示:

(a光伏探測器的典型結(jié)構(gòu)(b工作原理

假定光生電子一空穴對在PN 結(jié)的結(jié)區(qū),即耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。由一內(nèi)電場的作用,電子向N 區(qū)、空穴向P 區(qū)漂移運(yùn)動,被內(nèi)電場分離的電子和空穴就在外回路中形成電流。為了說明光功率轉(zhuǎn)換成光電流的關(guān)系,我們設(shè)想光伏探測器兩端被短路,并用一理想電流表記錄光照下流過回路的電流,這個(gè)電流常常稱為短路光電流。

和光電導(dǎo)探測器不同,光伏探測器的工作特性要復(fù)雜一些,通常有光電池和光電二極管之分。也就是說,光伏探測器有著不同的工作模式。光電池又叫光伏電池,它可以把外界的光轉(zhuǎn)為電信號或電能。實(shí)際上這種光電池是由大面積的PN 結(jié)形成的,即在N 型硅片上擴(kuò)散硼形成P 型層,并用電極引線把P 型和N 型層引出,形成正負(fù)電極。為防止表面反射光,提高轉(zhuǎn)換效率,通常在器件受光面上進(jìn)行氧化,形成二氧化硅保護(hù)膜。

在光照狀態(tài)下,一個(gè)PN 結(jié)光伏探測器可等效為一個(gè)理想恒流源(光電流源、理想二極管、并聯(lián)電阻R sh、電阻R S 所組成,那么光電池的工作如圖: IPh 為光電池在光照時(shí)該等效電源輸出電流。Id 為光照時(shí)，通過光電池內(nèi)部二極管的電流。I 為光電池的輸出電流，U 為輸出電壓。由基爾霍夫定律： IRS + U ?(I ph ? I d ? I Rsh = 0 可得： I(1 + Rs U = I ph ? ? Id Rsh Rsh ? keuT ? ? I SO ?e B ? 1? ? ? ? ? 假設(shè) Rsh = ∞ 和 Rs = 0，可簡化為： I = I ph ? Id = I ph 短路時(shí)： U = 0，I ph = I SC 而開路時(shí)： I = 0，I SC ? eu ∞ ? k T ? I SO ?e B ? 1? = 0 ? ? ? ?（1）可以得到： U OC = 1 I In(SC + 1 β I SO 式（1）即為在 Rsh = ∞ 和 Rs = 0 的情況下，光電池的開路電壓 UOC 和短路電流 ISC 的關(guān)系式。其中 UOC 為開路電壓，ISC 為短路電流。短路電流和開路電壓是光電池的兩個(gè)非常重要的工作 狀態(tài)，它們分別對應(yīng)于 RL = 0 和 RL = ∞ 的情況。當(dāng)光電池外接負(fù)載電阻 R L 時(shí)，負(fù)載所獲得的功率為：PL=IL2RL 負(fù)載電阻 RL 所獲得的功率 PL 與負(fù)載電阻的阻值有關(guān)。讓我們來看以下三種情況：（1）當(dāng) RL=0（電路為短路）時(shí)，U=0，輸出功率 PL=0；（2）當(dāng)∞＜RL＜0 時(shí)，輸出功率 PL＞0。（3）當(dāng) RL=∞（電路為開路）時(shí)，IL=0，輸出功率 PL=0； 顯然，存在著最佳匹配負(fù)載電阻 RL=Ropt。在最佳負(fù)載電阻情況下，負(fù)載可以獲得最大的 輸出功率 Pmax。Ropt 取決于光電池的內(nèi)阻。簽名: 第 11頁

由于 UOC 和 ISC 均隨光照度的增強(qiáng)而增大，所不同的是 UOC 與光照度的對數(shù)成正比，ISC 與光 照度成正比(在弱光下，所以 Ropt 亦隨光照度變化而變化。UOC、ISC 和 Ropt 都是光電池的重要參 白色 LED光源 數(shù)。填充因子 FF 是表征光電池性能優(yōu)劣的指標(biāo)，可用下式表示： 光敏元件轉(zhuǎn)盤 準(zhǔn)直透鏡 起偏器P1 起偏器P2 聚焦透鏡 FF = Pmax U OC I SC 電 壓 調(diào) 節(jié) 電 阻 調(diào) 節(jié) 填充因子一般在 0.5~0.8 之間 數(shù)字檢流計(jì) 實(shí)驗(yàn)裝置 明 光 電 池 開 開 光 開 儀器設(shè)備主要有：導(dǎo)軌、光具座、LED 光源、光電池、電源箱、數(shù)字檢流計(jì)、硬紙片。電 關(guān) 關(guān) LM07電器箱 關(guān) 阻 光電流 南京浪博科教儀器研究所 光電池接口 ：光電池黑暗狀態(tài)下的電壓 數(shù)字檢流計(jì)接口 光電阻接口 ：光電池光照狀態(tài)下的電壓 光源為發(fā)光二極管，它具有效率高、體積小、耗電少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，且改變電源電壓可 以改變 LED 燈亮度。為了充分利用光源，在光源后放置了透鏡 L1，這樣點(diǎn)光源經(jīng)透鏡 L1 為出 射平行光，再經(jīng)棱鏡 L2 聚焦到光敏電阻上。為了減少環(huán)境光的影響，將光敏電阻置于遮光筒 內(nèi)，遮光筒開有一小孔，供發(fā)光二極管的光照入。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將發(fā)光二極管的底座鎖定螺絲順時(shí)針擰緊，固定在滑軌上。打開發(fā)光二極管的電源盒背 面的開關(guān)，將電源盒面板上的旋鈕順時(shí)針旋到底（即光照度開到最大）。將透鏡 L1 滑動到距離 發(fā)光二極管 9 厘米處（L1 透鏡的焦距），將底座的鎖定螺絲順時(shí)針擰緊在滑軌上。（2）光路同軸等高調(diào)節(jié)：將所有的器件調(diào)到同一高度，光束穿過各器件的中心。（3）在光電池前立一張硬紙片。一邊滑動透鏡 L2，一邊觀察紙上的光斑，使光斑聚成盡可能 小的光點(diǎn)。如果聚光效果仍不夠好，可以在滑動透鏡 L2 的同時(shí)，稍微滑動透鏡 L1，以達(dá)到良 好的聚光效果。（4）撤掉硬紙片，將光電池的黑色扇形擋板轉(zhuǎn)開，露出光電池的小孔，觀察光是否照進(jìn)小孔。簽名: 第 12頁

將導(dǎo)線的一端插入轉(zhuǎn)盤背面的插口。背面有三個(gè)插口，要插入到 “光電池” 正背后的那個(gè)插口。插入即可，不必旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)線另一端連接到“LM07 光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”電控箱面板上 的“光電池”接口。（5）將“LM07 光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”面板右上角的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋到最 小。在做光電池光照特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，不要調(diào)節(jié)“供給電壓”的旋鈕，否則穩(wěn)壓電源將給光電池供 電，而不是光電池本身放電。（6）打開“LM07 光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”的電源開關(guān)。將電控

箱面板上的光電阻開關(guān) 撥到“關(guān)”的位置。將光電池的明開關(guān)撥到“開”位置，暗開關(guān)撥到“關(guān)”位置，將面板上“電 阻調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋到底（阻值最小）。將 U1/U2 開關(guān)撥到“U1”，此時(shí)“電壓測量”顯示的 讀數(shù)為 0，表明此時(shí)流經(jīng)光電池的電流為短路電流。如果光電流顯示為 1，表示數(shù)值溢出了，逆時(shí)針旋下光電檢流計(jì)的鈕旋，但不要旋到底。（7）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“電阻調(diào)節(jié)”旋鈕，將電阻由最小逐步調(diào)到最大。每調(diào)一次電阻值，記錄下 光電流和輸出電壓 U1，把數(shù)據(jù)填入下表中。如果光電流顯示為 0，請順時(shí)針旋光電檢流計(jì)的鈕 旋。注意：明狀態(tài)時(shí)，光電檢流計(jì)所測電流為負(fù)，這與由檢流計(jì)的方向有關(guān)，只用記錄絕對值，不必記錄正負(fù)號。由于經(jīng)常旋轉(zhuǎn)偏振器的轉(zhuǎn)盤，螺絲可能脫扣。即使兩只轉(zhuǎn)盤上的 0°刻度線 與標(biāo)線對齊，并不代表真實(shí)情況是這樣。表1 輸出電壓 U1(V 不同負(fù)載下，光電池的光電流、輸出電壓、輸出功率的變化情況 光電流 I(μA 負(fù)載電阻=U1/I（K ?）輸出功率 P=U1I（μW）光電池的輸出電壓與光電流的關(guān)系 簽名: 第 13頁

光電池的輸出功率和負(fù)載電阻的關(guān)系 找出上圖中的功率最大值，利用公式 FF = Pmax 計(jì)算出光電池的填充因子。式中的短路 I scU oc 電流 Isc 為表 1 中的最大電流，開路電壓 Uoc 為表 1 中的最大電壓。（8）旋轉(zhuǎn)兩偏振片中的一只，每次轉(zhuǎn) 15°之后：逆時(shí)針旋“電阻調(diào)節(jié)”的旋鈕到底（電阻接近零）記下此時(shí)的短路光電流 Isc；，再順時(shí)針旋 “電阻調(diào)節(jié)” 的旋鈕到底（電阻達(dá)到最大值 33kΩ），記下此時(shí)的開路電壓 UOC 表2 開路電壓 UOC、短路光電流 Isc 與光照度的關(guān)系 α cos2α Isc(μA U(V OC 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 線性關(guān)系。1 0.93 0.75 0.5 0.25 0.07 0 理論上，光電流與光照度之間有線性關(guān)系： dJ / J = 6.26di / i 請用你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖看是否為 簽名: 第 14頁

光電池 光照度與短路光電流的關(guān)系 UOC 與光照度 J/J0 的關(guān)系是近似函數(shù) U OC = β ln(電池的輸出電流與開路電壓都在減小。J +C J0 可以看出，當(dāng)光照度減弱時(shí)，光 光照度與開路電壓的關(guān)系（9）關(guān)掉 LED 光源。將光電池的明開關(guān)撥到“關(guān)”位置，將暗開關(guān)撥到“開”位置。旋轉(zhuǎn)黑 色扇形擋板遮住光電池的入射孔，使光電池處于黑暗狀態(tài)。黑暗狀態(tài)下的光電池工作如圖 2。黑暗狀態(tài)下的光電池等效

電路 在黑暗狀態(tài)下光電池在電路中就如同二極管。此時(shí)加在光電池兩端的正向偏壓 U 與通過 它的電流 I 之間的關(guān)系式為： I d = I s 0 eeU / k BT ? 1 簽名:(第 15頁

式中I d 是暗(指無光 照電流,I so 是反向飽和電流,U是偏置電壓(正向偏置為 正,反向偏置為負(fù),e是電子電荷量,k B 是波爾茲曼常數(shù), T是絕對溫度。

(10把“電阻調(diào)節(jié)”的旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到最大(阻值33kΩ。將U1/U2開關(guān)撥到“U2”,此時(shí)測量負(fù)載電阻兩端的電壓U2,電流I=U2/33kΩ。此時(shí)光電池如同二極管在工作。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕,“供給電壓”將顯示出對光電池施加的正向偏壓U的大小,計(jì)算出通過它的電流,填入表中。

表3 U U2I=U2/33kΩ(μA

根據(jù)數(shù)據(jù)使用Excel或繪圖軟件Origin繪制出光電池電流與正向偏壓U的曲線。由圖可看出,黑暗狀態(tài)下光電池的工作狀態(tài)與二極管加正向偏壓下類似。

觀察與思考

1、光伏器件與光電導(dǎo)探測器件有何不同?

2、最佳匹配負(fù)載電阻隨光照度的增大如何變化? 光電二極管特性曲線的測量

目的要求

測量光電二極管在不同光照度下的特性曲線。實(shí)驗(yàn)原理

光電二極管又稱光敏二極管。制造一般光電二極管的材料幾乎全部選用硅或鍺的單晶材料。由于硅器件較鍺器件暗電流、溫度系數(shù)都小得多,加之制作硅器件采用的平面工藝使其管芯結(jié)構(gòu)很容易精確控制,因此,硅光電二極管得到了廣泛應(yīng)用。

硅光電二極管的封裝有多種形式。常見的是金屬外殼加入射窗口封裝。入射光通過窗口玻璃照射在管芯上。窗口玻璃又有凸透鏡和平面之分。凸透鏡有聚光作用,有利于提高靈敏度。而且由于聚焦位置與入射光方向有關(guān),因此還能減小雜散背景光的干擾。缺點(diǎn)是靈敏度隨方向而變,因此給對準(zhǔn)和可靠性帶來問題。采用平面玻璃窗口的硅光電二極管雖然沒有尖銳的對準(zhǔn)問題,但易受雜散光干擾的影響。硅光電二極管的外型及靈敏度的方向性如圖所示。

(a硅光電二極管的外形;(b靈敏度隨角度的變化

發(fā)光二極管管芯是一個(gè)具有光敏特性的PN 結(jié),它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光

敏面是通過擴(kuò)散工藝在N 型單晶硅上形成的一層薄膜,稱為p +n 結(jié)構(gòu)。光敏二極管的管芯以及

管芯上的PN 結(jié)面積做得較大,而管芯上的電極面積做得較小,PN 結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺,這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外,與普通半導(dǎo)體二極管一樣,在硅片上生長了一層SiO 2保護(hù)層,它把PN 結(jié)的邊緣保護(hù)起來,從而提高了管子的穩(wěn)定性,減少了暗電流。

硅電二極管的典型結(jié)構(gòu)

在無輻射(暗室中的情況下,PN 結(jié)硅光電二極管的正、反向特性與普通PN 結(jié)二極管的特性一樣,其電流方程為:([] 1exp ?=kT qU I I d

I d 為U 為負(fù)值(反向偏置時(shí)且|U|>>kT/q 時(shí)(室溫下kT/q ≈0.26mV ,很容易滿足這個(gè)條件的電流,稱為反向電流或暗電流。無光照時(shí),電路中也有很小的反向飽和漏電流,一般為1×10-8~1×10-9A(稱為暗電流,此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止。

硅光電二極管的伏安特性曲線當(dāng)光輻射作用到光電二極管上時(shí),光電二極管的全電流方程為:[]/exp(1(exp(1,e kT qU I d hc

Φq I d ?+???=αληλ式中η為光電材料的光電轉(zhuǎn)換效率,α為材料對光的吸收系數(shù)。

光電二極管為基本的光生伏特器件之一。下圖為光伏探測器在不同偏置電壓下的輸出特性曲線。在第一象限里,是正偏壓狀態(tài),本來暗(指無光照電流i D 就很大,所以光電流不起重要作用。作為光電探測器,工作在這一區(qū)域沒有意義。

光伏探測器在不同偏置電壓下的輸出特性曲線

在第三象限里,光伏探測器是反偏壓狀態(tài)。這時(shí),I d =I so(二極管的反向飽和電流,稱為暗電流(對應(yīng)于光功率P=0,數(shù)值很小。此時(shí)的光電流是流過探測器的主要電流,對應(yīng)于光導(dǎo)工作模式。通常把光導(dǎo)工作模式的光伏探測器稱為光電二極管,它的外回路特性與光電導(dǎo)探測器十分相似。

在第四象限中,光伏探測器的外偏壓為零。流過探測器的電流仍為反向光電流,隨著光功率的不同,出現(xiàn)明顯的非線性。這時(shí)探測器的輸出是通過負(fù)載電阻R L 上的電壓或流過R L 上的電流來體現(xiàn)。因此,把這種工作模式稱為光伏工作模式。通常把光伏工作模式的光伏探測器稱為光電池。

光敏二極管與普通二極管一樣,它的PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦?因此,光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓。當(dāng)有光照射時(shí),PN 結(jié)附近受光子的轟擊,半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對。這些載流子的數(shù)目,對于多數(shù)載流子影響不大,但對P 區(qū)和N 區(qū)的少數(shù)載流子來說,則會使少數(shù)載流子的濃度大大提高,在反向電壓(P 區(qū)接負(fù),N 區(qū)接正作用下,反向飽和漏電流大大增加,形成光電流,該光電流隨入射光照度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過負(fù)載R L 時(shí),在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號。光敏二極管就是這樣完成光電轉(zhuǎn)換的。

反向電壓偏置電路

光電二極管的工作區(qū)域應(yīng)在圖所示的第3象限與第4象限,看著不方便。采用重新定義電流與電壓正方向的方法(以PN結(jié)內(nèi)建電場的方向?yàn)檎?把特性曲線翻轉(zhuǎn)成如圖所示。

光電二極管的輸出特性曲線

Si光電二極管具有一定的光譜響應(yīng)范圍。常溫下,Si材料的禁帶寬度為1.12(eV,峰值波長約為0.9μm,長波限約為1.1μm,由于入射波長愈短,管芯表面的反射損失就愈大,從而使實(shí)際管芯吸收的能量愈少,這就產(chǎn)生了短波限問題。Si光電二極管的短波限約為0.4μm。

Si光電二極管的光譜響應(yīng)范圍 實(shí)驗(yàn)步驟

(1將發(fā)光二極管的底座鎖定螺絲順時(shí)針擰緊,固定在滑軌上。打開發(fā)光二極管的電源盒背面的開關(guān),將電源盒面板上的旋鈕順時(shí)針旋到底(即光照度開到最大。將透鏡L1滑動到距離發(fā)光二極管9厘米處(L1透鏡的焦距,將底座的鎖定螺絲順時(shí)針擰緊在滑軌上。

(2光路同軸等高調(diào)節(jié):將所有的器件調(diào)到同一高度,光束穿過各器件的中心。(3旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤,使光照進(jìn)光電二極管的小孔。在光電二極管前立一張硬紙片。一邊滑動透鏡L2,一邊觀察紙上的光斑,使光斑聚成盡可能小的光點(diǎn)。如果聚光效果仍不夠好,可以在滑動透鏡L2的同時(shí),稍微滑動透鏡L1,以達(dá)到良好的聚光效果。撤掉硬紙片。

(4將導(dǎo)線的一端插入轉(zhuǎn)盤背面的插口。背面有三個(gè)插口,要插入到“光敏電阻”正背后的

那個(gè)插口。插入即可,不必旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)線的另一端連接到“LM07光電池光敏電阻綜合實(shí)驗(yàn)儀”電控箱面板上的“光電池”卡口。

(5將光電檢流計(jì)的“增益”旋鈕逆時(shí)針旋到最小。將電控箱面板上的光電阻開關(guān)撥到關(guān)的位置,將光電池的明開關(guān)撥到關(guān)位置,暗狀態(tài)撥到開位置,順時(shí)針旋“電阻調(diào)節(jié)”到底,使電阻最大。將U1/U2開關(guān)撥到“U2”。此時(shí),光電二極管內(nèi)部線路接成了反向電路。

(6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕到底。將兩偏振片夾角旋為0°,此時(shí)光照度最大。光電二極管受光照會產(chǎn)生負(fù)電壓,“供給電壓”將顯示出這個(gè)初始負(fù)電壓,請記錄下數(shù)值。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕,增大反向偏壓,發(fā)現(xiàn)U2(負(fù)載電阻兩端電壓隨之升高,到飽和值之后將保持不變。注意:因?yàn)槭冀K有光電二極管的反向電壓存在,故加載在光電二極管兩端的反向偏壓等于“供給電壓”的顯示值減去初始負(fù)電壓(即加上初始負(fù)電壓的絕對值。將兩偏振片的夾角改為30°,重復(fù)上述步驟,記錄數(shù)值。

注意:由于經(jīng)常旋轉(zhuǎn)偏振器的轉(zhuǎn)盤,螺絲可能脫扣。即使兩只轉(zhuǎn)盤上的0°刻度線與標(biāo)線對齊,并不代表真實(shí)情況是這樣。

數(shù)據(jù)記錄與繪圖: 表1不同光照度下,負(fù)載電壓U2與加載在光電二極管兩端的反向偏壓U的變化關(guān)系α=0°與α=30°時(shí)

加載的反向偏壓 α=0°時(shí)的 負(fù)載電壓U2 α=30°時(shí)的

負(fù)載電壓U2 將上表中的數(shù)據(jù)輸入到Excel或繪圖軟件Origin,繪制出不同光照度下,負(fù)載電壓U2與加載在光電二極管兩端的反向偏壓U的關(guān)系:

第四篇：園林樹木觀賞特性調(diào)查及應(yīng)用分析

園林樹木的枝,干,樹皮,刺毛,根等及其觀賞特性,園林樹木的果實(shí)及其觀賞特性,園林樹木的花,花相等及其觀賞特性,園林樹木的葉及其觀賞特性,園林樹木的樹形及其觀賞特性,樹形分類

園林樹木的枝,干,樹皮,刺毛,根等及其觀賞特性

一、樹木的枝

樹木的枝條，除因其生長習(xí)性而直接影響樹形外，它的顏色亦具有一定的觀賞意義。尤其是當(dāng)深秋葉落后，枝干的顏色更為顯目。對于枝條具有美麗色彩的樹木，特稱為觀枝枉種。習(xí)見供賞紅色枝條的有紅瑞木、紅莖木、野薔薇、杏、山杏等；可賞古銅色枝的有山桃、樺木等；而于冬季欲賞青翠碧綠色彩時(shí)則可植梧桐、棣棠、青榨槭等。

二、樹木的干皮

喬木干皮的形、色也很有觀賞價(jià)值。以樹皮的外形而言，大抵可分為如下幾個(gè)類型：

（一）干皮形態(tài)

1．光滑樹皮表面平滑無裂，例如許多青年期樹木的樹皮大抵均呈平滑狀，典型者如胡桃幼樹，檸檬桉等。2．橫紋樹皮表面呈淺而細(xì)的橫紋狀，如山桃、桃、櫻花等。

3.片裂樹皮表面呈不規(guī)則的片狀剝落，如白皮松、懸鈴木、木瓜、榔榆等。4．絲裂樹皮表面呈縱而薄的絲狀脫落，如青年期的柏類。

5．縱裂樹皮表面呈不規(guī)則的縱條狀或近于人字狀的淺裂，多數(shù)樹種均屬于本類。6．縱溝樹皮表面縱裂較深，呈縱條或近于人字狀的深溝。例如老年的胡桃、板栗等： 7．長方裂紋樹皮表面呈長方形之裂紋，例如柿、君遷子等。

8．粗糙樹皮表面既不平滑，又無較深溝紋，而呈不規(guī)則脫落之粗糙狀，如云杉、碩樺等。9．疣突樹皮表面有不規(guī)則的疣突，暖熱地方的老齡樹木可見到達(dá)種情況。

樹皮外形的變化頗為繁復(fù)，且可隨樹齡而變化，但是上述的類型已可包括一般的形貌了。

（二）干皮色彩

樹干的皮色對美化配植起著很大的作用。例如在街道上用白色樹干的樹種，可產(chǎn)生極好的美化及路寬范圍的實(shí)用效果。而在進(jìn)行叢植配景時(shí)，也要注意樹干顏色之間的關(guān)系。現(xiàn)將干皮有顯著顏色的樹種舉例于下： 1．呈暗紫色的如紫竹。

2．呈紅褐色的 如馬尾松、杉木、山桃等。3．呈黃色的如金竹、黃樺等。

4．呈灰褐色的 一般樹種常為此色。5．呈綠色者如竹、梧桐等。

6．呈斑駁色彩的 如黃金嵌碧玉竹、碧玉嵌黃金竹、木瓜等。

7．呈白或灰色者如白皮松、白樺、胡桃、毛白楊、樸、山茶、懸鈴木、檸檬桉等。

三、刺毛

很多樹木的刺、毛等附屬物，也有一定的觀賞價(jià)值。如楤木屬多被刺與絨毛。紅毛懸鉤子小枝密生紅褐色剛毛，并疏生皮刺；紅泡刺藤莖紫紅色，密被粉霜，并散生鉤狀皮刺。峨眉薔薇小枝密被紅褐刺毛，紫紅色皮刺基部常膨大；其變型翅刺峨眉薔薇皮刺極寬扁，常近于相連而呈翅狀，幼時(shí)深紅，半透明，尤為可觀。

四、樹根

樹木裸露的根部也有一定的觀賞價(jià)值，中國人民自古以來即對此有很高的鑒賞水平。因此，久已運(yùn)用此觀賞特點(diǎn)于園林美化及樁景盆景的培養(yǎng)。但是并非所有樹木均有顯著的露根美。一般言之，樹木達(dá)老年期以后，均可或多或少地表現(xiàn)出露根美。在這方面效果突出的樹種有：松、榆、樸、梅、楸、榕、蠟梅、山茶、銀杏、鼠李、廣玉蘭、落葉松等。

在亞熱帶、熱帶地區(qū)有些樹有巨大的板根，很有氣魄；另外，具有氣生根的種類；可以形成密生如林、綿延如索的景象，則更為壯觀。

園林樹木的果實(shí)及其觀賞特性

許多果實(shí)既有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又有突出的美化作用。園林中為了觀賞的目的而選擇觀果樹種時(shí)，大抵須注意形與色兩方面。

一、果實(shí)的形狀

一般果實(shí)的形狀以奇、巨、豐為準(zhǔn)。所謂“奇”，乃指形狀奇異有趣為主。例如銅錢樹的果實(shí)形似銅幣；象耳豆的莢果彎曲，兩端渾圓而相接，猶如象耳一般；臘腸樹的果實(shí)好比香腸；秤錘樹的果實(shí)如秤錘一樣；紫珠的果實(shí)宛若許多晶瑩剔透的紫色小珍珠；其他各種像氣球的，像元寶的，像串鈴的，其大如斗的，其小如豆的等，不一而足。而有些種類，不僅果實(shí)可賞，而且種子又美，富于詩意，如王維“紅豆生南國，春來發(fā)幾枝，愿君多采擷，此物最相思。”詩中的紅豆樹等。所謂“巨”，乃指單體的果形較大，如袖；或果雖小而果形鮮艷，果穗較大，如接骨木，均可收到“引入注目”之效。所謂“豐”，乃就全樹而言，無論單果或果穗，均應(yīng)有一定的豐盛數(shù)量，才能發(fā)揮較高的觀賞效果。

二、果實(shí)的色彩

果實(shí)的顏色，有著更大的觀賞意義。“一年好景君須記，正是橙黃橘綠時(shí)”，蘇軾這首詩描繪出一幅美妙的景色，這正是果實(shí)的色彩效果。現(xiàn)將各種果色的樹木，分列于下：

（一）果實(shí)呈紅色者桃葉珊瑚、小檗類、平枝枸子：水枸子、山楂、冬青、枸杞、火棘、花楸、櫻桃、毛櫻桃、郁李、歐李、麥李、枸骨、金銀木、南天竹、珊瑚樹、紫金牛、橘、柿、石榴等。

（二）果實(shí)呈黃色者 銀杏、梅、杏、瓶蘭花、柚、甜橙、香圓、佛手、金柑、枸橘、南蛇藤、梨、木瓜、貼梗海棠、沙棘等。

（三）果實(shí)呈藍(lán)紫色者紫珠、蛇葡萄、葡萄、獠豬刺、十大功勞、李、藍(lán)果忍冬、桂花、白檀等。

（四）果實(shí)呈黑色者小葉女貞、小蠟、女貞、刺楸、五加、枇杷葉莢蒾、黑果繡球毛梾、鼠李、常春藤、君遷子、金銀花、黑果忍冬、黑果枸子等。

（五）果實(shí)呈白色者紅瑞木、芫花、雪果、湖北花楸、陜甘花楸、西康花楸等。

除上述基本色彩外，有的果實(shí)尚有具花紋的。此外，由于光澤、透明度等的不同，又有許多細(xì)微的變化。在選用觀果樹種時(shí)，最好選擇果實(shí)不易脫落而漿汁較少的，以便長期觀賞。

三、果實(shí)對生物的誘引力

果實(shí)不僅可賞，又有招引鳥類及獸類的作用，可給園林帶來生動活潑的氣氛。不同的是實(shí)可招來不同的鳥，例如小檗易招來黃連雀、烏鴉、松雞等，而紅瑞木一類的樹則易招來鶇、知更鳥等。但另一方面的問題是，在重點(diǎn)觀果區(qū)域，卻須注意防止鳥類大量啄食果實(shí)。

兒童最喜歡色彩鮮艷果實(shí)累累的環(huán)境。布置精美的觀果園可使兒童流連忘返，但應(yīng)不用具有毒性的種類。

園林樹木的花,花相等及其觀賞特性

一、花形與花色

園林樹木的花朵，有各式各樣的形狀和大小，而在色彩上更是千變?nèi)f化，層出不窮。單朵的花又常排聚成大小不同、式樣各異的花序。

由于上述這些復(fù)雜的變化，就形成不同的觀賞效果。例如艷紅的石榴花如火如荼，會形成熱情興奮的氣氛；白色的丁香花就似乎賦有悠閑淡雅的氣質(zhì)；至于雪青色的繁密小花如六月雪，薄皮木等，則形成了一幅恬靜自然的圖畫。由于花器和其附屬物的變化，形成了許多欣賞上的奇趣。例如金絲桃花朵上的金黃色小蕊，長長地伸出于花冠之外；金鏈花的黃色蝶形花，組成了下垂的總狀花序；錦葵科的拱手花籃，朵朵紅花垂于枝葉間，好似古典的宮燈；帶有白色巨苞的珙桐花，宛若群鴿棲息枝梢。

通過人民的長期勞動，創(chuàng)造出園林樹木的許多珍貴品種，這就更豐富了自然界的花形。有的甚至變化得令人無法辨認(rèn)。例如牡丹、月季、茶花、梅花等，都有著大異于原始花形的各種變異。

除花序、花形之外，色彩效果就是最主要的觀賞要素了。花色變化極多，無法一一列舉，現(xiàn)僅將幾種基本顏色花朵的觀花樹木列舉于下：

（一）紅色系花海棠、桃、杏、梅、櫻花、薔薇、玫瑰、月季、貼梗海棠、石榴、牡丹、山茶、杜鵑花、錦帶花、夾竹桃、毛刺槐、合歡、粉花繡線菊、紫薇、愉葉梅、紫荊木棉、鳳凰木、刺桐、象牙紅、扶桑等。

（二）紅色系花迎春、迎夏、連翹、金鐘花、黃木香、桂花、黃刺玫、黃薔薇、檬棠、黃瑞香、黃牡丹、黃杜鵑、金絲桃、金絲梅、蠟梅、金老梅、珠蘭、黃蟬、金雀花、金鏈花、黃夾竹桃、小檗、金花茶等。

（三）藍(lán)色系花紫藤、紫丁香、杜鵑花、木蘭、木藍(lán)、木槿、泡桐、八仙花、牡荊醉魚草、假連翹、薄皮木等等。

（四）白色系花 茉莉、白丁香、白牡丹、白茶花、溲疏、、山梅花、女貞、莢蘧、枸橘、甜橙、玉蘭、珍珠梅、廣玉蘭、白蘭、梔子花、梨、白碧桃、白薔薇、白玫瑰、白杜鵑花、刺槐、繡線菊、銀薇、白木槿、白花夾竹桃、絡(luò)石等。

二、花的芳香

以花的芳香而論，強(qiáng)前雖無一致的標(biāo)準(zhǔn)，但可分為清香（如茉莉）、甜香（如桂花）濃香（如白蘭花）、淡香（如玉蘭）、幽香（如樹蘭）。不同的芳香對人會引起不同的反應(yīng)．

有的起興奮作用，有的卻引起反感。在園林中，許多國家常有所謂“芳香園”的設(shè)置，即利用各種香花植物配植而成。

由于文學(xué)、藝術(shù)等方面的影響，人們對有些花會產(chǎn)生各種不同的聯(lián)想，并給予不同的評價(jià)。

三、花相理論

花序的形式很重要，雖然有些種類的花朵很小，但排成龐大的花序后，結(jié)果反而比具有大花的種類還要美觀。例如小花溲疏的花雖小，就比大花溲疏的效果還好。花的觀賞效果．不僅由花朵或花序本身的形貌、色彩、香氣而定，而且還與其在樹上的分布、葉簇的陪襯關(guān)系以及著花枝條的生長習(xí)性密切有關(guān)。我們將花或花序著生在樹冠上的整體表現(xiàn)形貌，特稱為“花相”。園林樹木的花相，從樹木開花時(shí)有無葉簇的存在而言，可分為兩種型式，即： 一為“純式”，一為“襯式”。前者指在開花時(shí)，葉片尚未展開，全樹只見花不見葉的一類，故日純式；后者則在展葉后開花，全樹花葉相襯，故日襯式。現(xiàn)將樹木的不同花相分述如下：

（一）獨(dú)生花相 本類較少，形較奇特，例如蘇鐵類。

（二）線條花相 花排列于小枝上，形成長形的花枝。由于枝條生長習(xí)性之不同，有呈拱狀花枝的，有呈直立劍狀的，或略短曲如尾狀的等。簡而言之，本類花相大抵枝條較稀，枝條個(gè)性較突出，枝上的花朵成花序的排列也較稀。呈純式線條花相者有連翹、金鐘花等； 呈襯式線條花相者有珍珠繡球、三椏繡球等。

（三）星散花相 花朵或花序數(shù)量較少，且散布于全樹冠各部。襯式星散花相的外貌是在綠色的樹冠底色上，零星散布著一些花朵，有麗而不艷，秀而不媚之效。如珍珠梅、鵝掌楸、白蘭等。純式星散花相種類較多，花數(shù)少而分布稀疏，花感不烈，但亦疏落有致。若于其后能植有綠樹背景，則可形成與襯式花相相似的觀賞效果。

（四）團(tuán)簇花相 花朵或花序形大而多，就全樹而言，花感較強(qiáng)烈，但每朵或每個(gè)花序的花簇仍能充分表現(xiàn)其特色。呈純式團(tuán)簇花相的有玉蘭、木蘭等。屬襯式團(tuán)簇花相的可以大繡球?yàn)榈湫痛怼?/p>

（五）覆被花相 花或花序著生于樹冠的表層，形成覆傘狀。屬于本花相的樹種，純式有絨葉泡桐、泡桐等，襯式有廣玉蘭、七葉樹、欒樹等。

（六）密滿花相 花或花序密生全樹各小枝上，使樹冠形成一個(gè)整體的大花團(tuán)，花感最為強(qiáng)烈。例如榆葉梅、毛櫻桃等。襯式如火棘等。

（七）干生花相 花著生于莖干上。種類不多，大抵均產(chǎn)于熱帶濕潤地區(qū)。例如檳榔、棗椰、魚尾葵、山檳榔、木菠蘿、可可等。在華中、華北地區(qū)之紫荊，亦能于較粗老的莖于上開花，但難與典型的于生花相相比擬。

此外，由花的觀賞特性言之，開花的季節(jié)及開放時(shí)期的長短以及開放期內(nèi)花色的轉(zhuǎn)變等，均有不同的觀賞意義。這些，都是研究觀賞特性時(shí)所應(yīng)注意的內(nèi)容。

園林樹木的葉及其觀賞特性

園林樹木的葉具有極其豐富多彩的形貌。對葉的觀賞特性來講，一般著重在以下幾個(gè)方面：

一、葉的大小

大者如巴西棕其葉片長達(dá)20m以上，小者如麻黃、檉柳、側(cè)柏等的鱗片葉僅長幾毫米。一般言之，原產(chǎn)熱帶濕潤氣候的植物，大抵葉較大，如芭蕉、椰子、棕櫚等；而產(chǎn)于寒冷干燥地區(qū)的植物，葉多較小，如榆、槐、槭等。

二、葉的形狀

樹木的葉形，變化萬千，各有不同，從觀賞特性的角度來看是與植物分類學(xué)的角度不同的，一般將各種葉形歸納為以下幾種基本形態(tài)：

（一）單葉方面

1．針形類包括針形葉及鑿形葉，如油松、雪松、柳杉等。2．條形類（線形類）如冷杉、紫杉等。

3．披針形類包括披針形如柳、杉、夾竹桃等及倒披針形如黃瑞香、鷹爪花等。4．橢圓形類如金絲桃、天竺桂、柿以及長橢圓形的芭蕉等。5．卵形類包括卵形及倒卵形葉，如女貞、玉蘭、紫楠等。6．圓形類包括圓形及心形葉，如山麻桿、紫荊、泡桐等。7．掌狀類如五角楓、刺楸、梧桐等。

8．三角形類包括三角形及菱形，如鉆天楊、烏桕等。

9．奇異形包括各種引人注目的形狀，如鵝掌楸、馬褂木的鵝掌形或長衫形葉，羊蹄甲的羊蹄形葉，變?nèi)~木的戟形葉以及為人熟知的銀杏的扇形葉等。

（二）復(fù)葉方面

1．羽狀復(fù)葉包括奇數(shù)羽狀復(fù)葉及偶數(shù)羽狀復(fù)葉，以及2回或3回羽狀復(fù)葉，如刺槐、錦雞兒、合歡、南天竹等。2．掌狀復(fù)葉小葉排列成指掌形，如七葉樹等。也有呈2回掌狀復(fù)葉者如鐵線蓮等。葉片除基本形狀外，又由于葉邊緣的鋸齒形狀以及缺刻的變化而更加豐富。

不同的形狀和大小，具有不同的觀賞特性。例如棕櫚、蒲葵、椰子、龜背竹等均具有熱帶情調(diào)，但是大形的掌狀葉給人以樸素的感覺，大形的羽狀葉卻給人以輕快、灑脫的感覺。

產(chǎn)于溫帶的雞爪槭的葉形會形成輕快的氣氛；但產(chǎn)于溫帶的合歡與產(chǎn)于亞熱帶及熱帶的鳳凰木，卻因葉形的相似而產(chǎn)生輕盈秀麗的效果。

三、葉的質(zhì)地

葉的質(zhì)地不同，產(chǎn)生不同的質(zhì)感，觀賞效果也就大為不同。革質(zhì)的葉片，具有較強(qiáng)的反光能力，由于葉片較厚、顏色較濃暗，故有光影閃爍的效果。紙質(zhì)、膜質(zhì)葉片，常呈半透明狀，常給人以恬靜之感。至于粗糙多毛的葉片，則多富于野趣。

由于葉片質(zhì)地的不同，再與葉形聯(lián)系起來，使整個(gè)樹冠產(chǎn)生不同的質(zhì)感，例如絨柏的整個(gè)樹冠有如絨團(tuán)，具有柔軟秀美的效果，而枸骨則具有堅(jiān)硬多刺，劍拔孥張的效果。一般人在觀賞裝飾上對葉形、葉色等均能注意但是卻常常忽略質(zhì)感方面的運(yùn)用，這是特別值得注意的。

四、葉的色彩

葉的顏色有極大的觀賞價(jià)值，葉色變化的豐富，難以用筆墨形容，雖為高超的畫家亦難調(diào)配出其所具有的色調(diào)，園林工作者若能充分掌握并加以精巧的安排，必能形成神奇之筆。根據(jù)葉色的特點(diǎn)可分為以下幾類：

（一）綠色類綠色雖屬葉子的基本顏色，但詳細(xì)觀察則有嫩綠，淺綠、鮮綠、濃綠、黃綠、赤綠、褐綠、藍(lán)綠、墨綠、亮綠、暗綠等差別。將不同綠色的樹木搭配在一起，能形成美妙的色感。例如在暗綠色針葉樹叢前，配植黃綠色樹冠，會形成滿樹黃花的效果。現(xiàn)以葉色的濃淡為代表，舉數(shù)例如下：

1．葉色呈深濃綠色者 油松、圓柏、雪松、云杉、青桿、側(cè)柏、山茶、女貞、桂花、槐、榕、毛白楊、構(gòu)樹等。2．葉色呈淺淡綠色者水杉、落羽松、落葉松、金錢松、七葉樹、鵝掌楸、玉蘭等。

應(yīng)加以說明的是葉色的深淺、濃淡受環(huán)境及本身營養(yǎng)狀況的影響而會發(fā)生變化，所以上述的分法應(yīng)以正常的情況為準(zhǔn)。為深入掌握葉色的變化規(guī)律起見，在觀察記載時(shí)應(yīng)記錄環(huán)境條件及植物本身的生長狀況。

（二）春色葉類及新葉有色類樹木的葉色常因季節(jié)的不同而發(fā)生變化，例如櫟樹在早春呈鮮嫩的黃綠色，夏季呈正綠色，秋則變?yōu)楹贮S色。除對樹木在夏季的綠葉加以研究外，在園林工作中尤其應(yīng)注意其春季及秋季葉色的顯著變化。對春季新發(fā)生的嫩葉有顯著不同葉色的，統(tǒng)稱為“春色葉樹”，例如臭椿、五角楓的春葉呈紅色，黃連木春葉呈紫紅色等。在南方暖熱氣候地區(qū)，有許多常綠樹的新葉不限于在春季發(fā)生，而是不論季節(jié)只要發(fā)出新葉就會具有美麗色彩而有宛若開花的效果，如鐵力木等，這一類統(tǒng)稱為新葉有色類。為了方便起見，亦可將此類與春季發(fā)葉類統(tǒng)稱為春色葉類。

本類樹木如種植在淺灰色建筑物或濃綠色樹叢前，能產(chǎn)生類似開花的觀賞效果。

（三）秋色葉類凡在秋季葉子能有顯著變化的樹種，均稱為“秋色葉樹”，各國園林工作者均極為重視。1．秋葉呈紅色或紫紅色類者雞爪槭、五角楓、茶條槭、糖槭、楓香、地錦、五葉地錦、小檗、櫻花、漆樹、鹽膚木、野漆、黃連木、柿、黃櫨、南天竹、花楸、百華花楸、烏桕、紅槲、石楠、衛(wèi)矛、山楂等。

2．秋葉呈黃或黃褐色者銀杏、白蠟、鵝掌楸、加拿大楊、柳、梧桐、榆、槐、白樺、無患子、復(fù)葉槭、紫荊、欒樹、麻櫟、栓皮櫟、懸鈴木、胡桃、水杉、落葉松、金錢松等。

以上僅示秋葉之一般變化，實(shí)則在紅與黃中，又可細(xì)分為許多類別。在園林實(shí)踐中，由于秋色期較長，故早為各國人民所重視。例如在我國北方每于深秋觀賞黃櫨紅葉，而南方則以楓香、烏桕的紅葉著稱。在歐美的秋色葉中，紅槲、樺類等最為奪目。而在日本，則以槭樹最為普遍。

（四）常色葉類有些樹的變種或變型，其葉常年均成異色，而不必待秋季來臨，特稱為常色葉樹。全年樹冠呈紫色的有紫葉小檗、紫葉歐洲槲、紫葉李、紫葉桃等；全年葉均為金黃色的有金葉雞爪槭、金葉雪松、金葉圓柏等；全年葉均具斑駁彩紋的有金心黃楊、銀邊黃楊、變?nèi)~木、灑金珊瑚、紅檵木等。

（五）雙色葉類某些樹種，其葉背與葉表的顏色顯著不同，在微風(fēng)中就形成特殊的閃爍變化的效果，這類樹種特稱為“雙色葉樹”。例如銀白楊、胡頹子、栓皮櫟、青紫木等。

（六）斑色葉類綠葉上具有其他顏色的斑點(diǎn)或花紋。例如桃葉珊瑚、變?nèi)~木等。

除了上述關(guān)于葉的各種觀賞特性以外，還應(yīng)注意葉在樹冠上的排列，在上部枝條的葉與下部枝條的葉之間，常呈各式的鑲嵌狀，因而組成各種美麗的圖案，尤其當(dāng)陽光將這些美麗圖案投影在鋪裝平整的地面上時(shí)，會產(chǎn)生很好的藝術(shù)效果。

有些樹木的葉會揮發(fā)出香氣，如松樹、樟科樹種及檸檬桉等，均能使人感到精神舒暢。

此外，葉還可有音響的效果。針狀葉樹種最易發(fā)音，所以古來即有“松濤”、“萬壑松風(fēng)”的匾額來贊頌園景之美，至于響葉楊，即是坦率地以其能產(chǎn)生音響而命名了。

這些園林樹木藝術(shù)效果的形成，并不是孤立的，園林工作者在進(jìn)行美化配植之前，必須對葉的各種觀賞特性有深刻的領(lǐng)悟，才能創(chuàng)造出優(yōu)美的景色，才能會充分發(fā)揮出它們的觀賞特性

園林樹木的樹形及其觀賞特性,樹形分類

在美化配植中，樹形是構(gòu)景的基本因素之一，它對園林境界的創(chuàng)作起著巨大的作用。為了加強(qiáng)小地形的高聳感，可在小土丘的上方種植長尖形的樹種，在山基栽植矮小、扁圓形的樹木，借樹形的對比與烘托來增加出山的高聳之勢。又如為了突出廣場中心噴泉的高聳效果，亦可在其四周種植渾圓形的喬灌木；但為了與遠(yuǎn)景聯(lián)系并取得呼應(yīng)、襯托的效果，又可在廣場后方的通道兩旁各植樹形高聳的喬木1株，這樣就可在強(qiáng)調(diào)主景之后又引出新的層 次。

不同形狀的樹木經(jīng)過妥善的配植和安排，可以產(chǎn)生韻律感、層次感等種種藝術(shù)組景的效果。至于在庭前、草坪、廣場上的單株孤植樹則更可說明樹形在美化配植中的巨大作用了。

樹形由樹冠及樹干組成，樹冠由一部分主干、主枝、側(cè)枝及葉幕組成。不同的樹種各有其獨(dú)特的樹形，主要由樹種的遺傳性而決定，但也受外界環(huán)境因子的影響，而在園林中人工養(yǎng)護(hù)管理因素更能起決定作用。一個(gè)樹種的樹形并非永遠(yuǎn)不變，它隨著生長發(fā)育過程而呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，園林工作者必須掌握這些變化的規(guī)律，對其變化能有預(yù)見性，才能成為優(yōu)秀的園林建設(shè)者。

一般所謂某種樹有什么樣的樹形，大抵均指在正常的生長環(huán)境下，其成年樹的外貌而言。通常各種園林樹木的樹形可分為下述各類型：

一、針葉樹類

（一）喬木類

1．圓柱形 如杜松、塔柏等。2．尖塔形 如雪松、窄冠側(cè)柏等。3．圓錐形 如圓柏。

4．廣卵形 如圓柏、側(cè)柏等。5．卵圓形 如球柏。

6．盤傘形 如老年期油松。

7．蒼虬形 如高山區(qū)一些老年期樹木。

（二）灌木類

1．密球形如萬峰檜。2．倒卵形 如千頭柏。3．叢生形如翠柏。

4．偃臥形 如鹿角檜。5．匍伏形 如鋪地柏。

二、闊葉樹類

（一）喬木類

1．有中央領(lǐng)導(dǎo)于（主導(dǎo)干）(1)圓柱形如鉆天楊。(2)筆形如塔楊。(3)圓錐形如毛白楊。(4)卵圓形如加拿大楊。(5)棕椰形如棕櫚。2．無中央領(lǐng)導(dǎo)于的(1)倒卵形如刺槐。(2)球形如五角楓。(3)扁球形如栗。

(4)鐘形如歐洲山毛櫸。(5)倒鐘形如槐。(6)饅頭形如饅頭柳。(7)傘形如龍爪槐。

(8)風(fēng)致形由于自然環(huán)境因子的影響而形成的各種富于藝術(shù)風(fēng)格的體形，如高山上或多風(fēng)處的樹木以及老年樹或復(fù)壯樹等；一般在山脊多風(fēng)處常呈旗形。

（二）灌木及叢木類

1．圓球形 如黃刺玫。2．扁球形如榆葉梅。

3．半球形（墊狀）如金老梅。4．叢生形如玫瑰。5．拱枝形如連翹。

6．懸崖形 如生于高山巖石隙中之松樹等。7．匍匐形如平枝枸子（鋪地蜈蚣）。

（三）藤木類（攀援類）如紫藤。

（四）其他類型在上述之各種自然樹形中，其枝條有的具有特殊的生長習(xí)性，對樹形姿態(tài)及藝術(shù)效果起著很大的影響，習(xí)見的有二類型： 1．垂枝型如垂柳。2．龍枝型如龍爪柳。

各種樹形的美化效果并非機(jī)械不變的，它常依配植的方式及周圍景物的影響而有不同程度的變化。但是總的來說，在喬木方面，凡具有尖塔狀及圓錐狀樹形者，多有嚴(yán)肅端莊的效果；具有柱狀狹窄樹冠者，多有高聳靜謐的效果；具有圓鈍、鐘形樹冠者，多有雄偉渾厚的效果；而一些垂枝類型者，常形成優(yōu)雅、和平的氣氛。

在灌木、叢木方面，呈團(tuán)簇叢生的，多有樸素、渾實(shí)之感，最宜用在樹木群叢的外緣，或裝點(diǎn)草坪、路緣及屋基。呈拱形及懸崖狀的。多有瀟灑的姿態(tài)，宜供點(diǎn)景用，或在自然山石旁適當(dāng)配植。一些匍匐生長的，常形成平面或坡面的綠色被覆物，宜作地被植物用；此外，其中許多種類又可供作巖石園配植用。至于各式各樣的風(fēng)致形，因其別具風(fēng)格，常有特定的情趣，故須認(rèn)真對待，用在恰當(dāng)?shù)牡貐^(qū)，使之充分發(fā)揮其特殊的美化作用。

應(yīng)用分析

一、園林樹木配置的方式

1、孤植

孤植樹又稱為獨(dú)賞樹、標(biāo)本樹、賞形樹或獨(dú)植樹。主要表現(xiàn)樹木的形體美，可以獨(dú)立成為景物供觀賞用。適宜作獨(dú)賞樹的樹種，一般需樹木高大雄偉，樹形優(yōu)美，且壽命較長，或具有美麗的花、果、樹皮或葉色的種類。一般采取單獨(dú)植的方式，但也偶有用2～3株合栽成一個(gè)整體樹冠的。

2、對植

在構(gòu)圖軸線兩側(cè)所栽植的、互相呼應(yīng)的園林植物，稱之為對植。對植可以是2株樹、3株樹，或2個(gè)樹叢、樹群。對植在園林藝術(shù)構(gòu)圖中只作配景，動勢向軸線集中。對植的方式：

（1）對稱栽植

樹種相同、大小相近的喬灌木配置于中軸線兩側(cè)，如建筑大門兩側(cè)，與大門中軸線等距栽植兩株大小相同的雪松或桂花。

（2）非對稱栽植

樹種相同，大小、姿態(tài)、數(shù)量稍有差異，距軸線距離大者近些，小者遠(yuǎn)些的栽植。

3、叢植和聚植 1）、叢植

由二、三株至一、二十株同種類的樹種較緊密地種植在一起，其樹冠線彼此密接而形成一整體外輪廓線的稱為叢植。叢植的目的主要是發(fā)揮集體的作用，它對環(huán)境有較強(qiáng)的抗逆性，在藝術(shù)上強(qiáng)調(diào)了整體美。

2）聚植（集植或組植）

由二、三株至一、二十株不同種類的樹種配成一個(gè)景觀單元的配植方式稱聚植；亦可用幾個(gè)叢植組成聚植。聚植能充分發(fā)揮樹木的集團(tuán)美，它既能表現(xiàn)出不同種類的個(gè)性特征又能使這些個(gè)性特征很好地協(xié)調(diào)地組合在一起而形成集團(tuán)美，在景觀上是具有豐富表現(xiàn)力的一種配植方式。

3、群植（樹群）由二、三十株以上至數(shù)百株左右的喬、灌木成群配植時(shí)稱為群植，這個(gè)群體稱為樹群。樹群可由單一樹種組成亦可由數(shù)個(gè)樹種組成。

樹群由于株數(shù)較多，占地較大，在園林中可作背景、伴景用，在自然風(fēng)景區(qū)中亦可作主景。兩組樹群相鄰時(shí)又可起到誘景框景的作用。

4、林植

是較大面積、多株數(shù)成片林狀的種植。這是將森林學(xué)、造林學(xué)的概念和技術(shù)措施按照園林的要求引入于自然風(fēng)景區(qū)和城市綠化建設(shè)中的配植方式。工礦場區(qū)的防護(hù)帶，城市外圍的綠化帶及自然風(fēng)景區(qū)中的風(fēng)景林等，均常采用此種配植方式。在自然風(fēng)景游覽區(qū)中進(jìn)行林植時(shí)應(yīng)以造風(fēng)景林為主，應(yīng)注意林冠線的變化、疏林與密林的變化、林中樹木的選擇與搭配、群體內(nèi)及群體與環(huán)境間的關(guān)系，以及按照園林休憩游覽的要求留有一定大小的林間空地等措施

第五篇：編織袋在生活中的應(yīng)用及生產(chǎn)參數(shù)

編織袋在生活中的應(yīng)用及生產(chǎn)參數(shù)

編織袋廠家隨著編織袋產(chǎn)品發(fā)展迅速，不斷的產(chǎn)品更新不斷的廠家突入到生產(chǎn)的行列，目前其已形成花色品種多樣、規(guī)格尺寸齊全的系列產(chǎn)品，品種質(zhì)量已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，在國際市場上具有一定競爭力。

化纖地毯的襯墊材料也被塑料編織物取代，如購物袋、超市購物袋，超市環(huán)保購物袋；用于物流運(yùn)輸?shù)呢涍\(yùn)編織袋，物流編織袋。生活中中我們經(jīng)常會看到做工的，務(wù)農(nóng)的，運(yùn)貨的，趕集的無人不用塑料編織制品，商店里，庫房里，家舍里，到處都有塑料編織制品。編織袋廠家在生產(chǎn)過程中需要遵從一定的生產(chǎn)參數(shù)，下面小編就對編織袋密度公差、編織布單位面積質(zhì)量、編織布拉伸負(fù)荷、幅度以及手感等方面向您一一介紹編織袋廠家應(yīng)遵循的相信內(nèi)容。

1.編織密度公差。

編織密度公差是指比給定標(biāo)準(zhǔn)編織密度多處或減少扁絲的根數(shù)。

2.編織布單位面積質(zhì)量。

編織布的單位面積重量是以平方米克重?cái)?shù)來表示的，是編織布的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。平方米克重?cái)?shù)主要取決于經(jīng)緯密度和扁絲的厚度，平方米克重?cái)?shù)影響編織布的拉伸強(qiáng)度，載荷能力，平方米克重?cái)?shù)是生產(chǎn)企業(yè)控制成本的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。

3.編織布拉伸負(fù)荷。

拉伸負(fù)荷也稱抗拉強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度。對于編織布克承受經(jīng)向和緯向兩個(gè)方向的拉伸負(fù)荷，故稱經(jīng)向，緯向拉伸負(fù)荷。

4.幅寬。

各種編織布幅寬直接影響制袋工序。對于筒布用折經(jīng)表示幅寬，折經(jīng)等于圓周長的一半。幅寬回縮率，所有編織布織造卷取后的寬度，在展卷切割，印刷，縫合后，制成袋子的寬度都要略小于卷取時(shí)的寬度，我們稱幅寬回縮。

5.手感。

PP扁絲編織物手感較厚實(shí)，挺闊，粗硬些。HDPE扁絲編織物手感較軟，潤滑，不致密。