元件伏安特性的测绘

实验 元件伏安特性的测绘

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、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二．           原理说明

 任何一个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 (V)来表示，即用I-V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1-1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时，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，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”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1-1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，其特性如图1-1中c曲线。正向压降很小（一般的锗管约为0。2～0。3，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1-1中d曲线。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，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。

三．           实验设备

序号	名      称	型号与规格	数量	备注
1	可调直流稳压电源	0～30V	1	DG04
2	万用表	FM-30或其他	1
3	直流数字毫安表		1	D31
4	直流数字电压表		1	D31
5	滑线变阻器		1
6	二极管	2CP15	1	DG10
7	稳压管	2CW51	1	DG10
8	白炽灯	12V	1	DG10
9	线性电阻器	RJ-1W-1KΩ	1	DG09

四．           实验内容

1. 测定线性电阻器的伏安特性

按图1-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加到10伏，记下相应的电压表和电流表读数。

U(V)	0   2    4    6      8    10
I (m A)

2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性

将图1-2中的 R_L 换成一只12V的汽车灯泡，重复1的步骤

U(V)	0   2    4    6    8    10
I (m A)

3. 测定半导体二极管的伏安特性

按图1-3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25 m A，二极管D正向压降可在0～0。75V之间取值。特别是在0。5～0。75之间更应该多取几个测量点。作反向特性实验时，只需将图1-3中的二极管D反接，且其反向电压可加到30V。

正向特性实验数据

U(V)	0  0.2  0.4  0.5  0.55  ……0.75
I (m A)

反向特性实验数据

U(V)	0  -5  -10  -15  -20  -25  -30
I (m A)

4.测定稳压二极管的伏安特性

  只要将图1-3中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3的测量。

正向特性实验数据

U(V)
I (m A)

反向特性实验数据

U(V)
I (m A)

五．           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到大逐渐增加，应时刻

注意电流表读数不得超过25 m A，稳压源输出端切勿碰线短路。

2.     进行不同实验时，应先估计算电压和电流值，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。

六．           思考题

1.     线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特性

有何区别？

2.     设某器件伏安持性曲线的函数式为I=f (V)，试问在逐点绘制曲线时，

其坐标变量应如何放置？

3.     稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？

七．           实验报告

1.     根据各实验结果数据，分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。

(其中的二极管与稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺)

2.     根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。

3.     必要的误差分析心得体会及其他。