实验一-电路元件伏安特性的测绘

广东第二师范学院学生实验报告

院系名称 专业名称 物理与信息工程系 电子信息 工程 电子信息 工程 A班 姓名 学号 电路 电路元件伏安特性的测绘 实验地点 指导教师签名 物理楼六楼实验室 翁剑鹏 16550618027 班级 实验课程名称 实验项目名称 实验时间 实验成绩 2017.5.22 实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。 一、实验目的 1. 学会识别常用电路元件的方法。 2. 掌握线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。 3. 掌握常用直流电工仪表和设备的使用方法。 二、实验仪器 1．电路实验箱一台 2．万用表一块，IN4007二极管一个，2CW51稳压管一个，不同阻值线性电阻器若干 三、 实验原理 任何一个电器二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I?f(U)来表示，即用I?U平面上 的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的 伏安特性曲线。 1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条 通过坐标原点的直线，如图3.2.1中a所 示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。 2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 DbddC-30-20-1000.51( )ICDbU(V)而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度 越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”图3.2.1 四种元件的伏安特性曲线 1

与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图3.2.1中b曲线所示。 3. 一般的半导体二极管是一个非线性 电阻元件，其伏安特性如图3.2.1中 c所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。 4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图3.2.1中d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。 注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子就会烧坏。 四、实验内容和步骤 1. 测定线性电阻器的伏安特性 按图3.2.2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢地增加，一直到10V，在表3.2.1记下相应的电压表和电流表的读数UR和I。 2

＋＋mA－＋200Ω＋＋U－R1KRmA－＋V－U－DIN4007V－图 3.2.2 线性电阻伏安特性测试 图 3.2.3 二极管伏安特性测

表3.2.1 测定线性电阻的伏安特性 UR（V） 0 I（mA） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.02 2.03 3.03 4.04 5.04 6.03 7.02 8.01 8.98 9.97 2. 测定半导体二极管的伏安特性 按图3.2.3接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向压降UD?可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图3.2.3 中的二极管D反接，且其反向电压UD?可加到30V。在表3.2.2和表3.2.3记下相应的数值。 表3.2.2测定二极管的正向特性 UD+ (V) I(mA) 0 0 0.2 0 0.4 0.02 0.45 0.07 0.5 0.22 0.55 0.54 0.60 1.38 0.65 3.50 0.70 9.30 0.75 24.8 表3.2.3测定二极管的反向特性 UD－(V) I(mA) 0 0 －5 0 －10 0 －15 0 －20 0 －25 0 －30 0 3．测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验 将图3.2.3中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容2中的正向测量。UD?为正向施压，数据记入表3.2.4。 表3.2.4 测定稳压管的正向特性 UZ+（V） 0 0.2 0.3 I（mA） 0 0 0 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.001 0.002 0.007 0.019 0.047 0.145 0.489 2.14 3

（2）反向特性实验 将稳压二极管的方向倒转，重复实验内容2中的反向测量。UD?为反向施压，数据记入表3.2.5。 表3.2.5 测定稳压管的反向特性 U(V) 0 1 1.00 2 1.87 3 4 5 8 10 12 18 20 UZ—（V） 0 2.44 2.73 2.93 3.30 3.45 3.58 3.79 3.85 I（mA） 0 0.005 0.411 2.56 5.71 9.27 21.8 30.4 39.7 65.3 74.7 五、实验报告要求 整理测试结果，绘制线性电阻、半导体二极管、稳压管的伏安特征性曲线。 151050-20-10-50-10-151020IU线性电阻的伏安特性曲线 302520151050-50-4-22半导体二极管的伏安特性曲线-4-2I420-20-4-6-8IU2U-10稳压管的伏安特性曲线 4

六、实验注意事项 1.测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过25mA。稳压源输出端切勿碰线短路。 2. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。 七、思考题 1．用怎样的方法，能更精确地绘制各个元器件的伏安特性曲线？ 答：在数据变化不明显的区间内再增加几个梯度的数据变化点，加以测量，是的曲线更加精确。 2．怎样判断半导体二极管和稳压管的好坏？ 答：①半导体二极管：用万用表调至R×1K档，将两表笔分别接在二极管的两个电极上，读出测量的阻值；然后将表笔对换再测量一次，记下第二次阻值。若两次阻值相差很大，说明该二极管性能良好；反之则性能欠佳或损坏。 ②稳压二极管：用万用表调至R×1K档，将两表笔分别接在稳压二极管的两个电极上，读出测量的阻值；然后将表笔对换再测量一次，记下第二次阻值，根据阻值判断二极管的正负。测量其反向电阻，示数稳定后将R×1K档调至R×10K档，若反向电阻值减小很多，说明该稳压二极管性能良好；若反向电阻值基本不变或减小很少则性能欠佳或损坏。 八、实验心得 了解到了普通二极管、稳压二极管与线性电阻的特性区别。在实验中，在更改变量测量时要适当更换电表的量程，才能使得数据更精确，结果更准确。测量过程中发现示数异常时应检查下导线是否有问题。 5

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