电路元件特性曲线的伏安特性测量法-实验报告

实验报告

课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1.熟悉电路元件的特性曲线；

2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法；

3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验内容和原理

1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性，电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特性在u-i 平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小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几伏至几十伏时，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，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。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，但其反向特性则与普通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向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。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压U th ，导通电压U on ，反向电流I R ，反向击穿电压V BR 以及最大整流电流I F 。

2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表内阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化范围与特性曲线的测量范围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需 要合理采用调电压或调电阻的方式来有效控制测量样点。 三、主要仪器设备

1.数字万用表

2.电工综合实验台

3.DG07多功能网络实验组件

4.信号源

四、操作方法和实验步骤

测定晶体二极管和稳压二极管的伏安特性的电路图如下所示：

专业：________________ 姓名：________________

学号：________________ 日期：________________ 地点：________________

本实验选择恒压源或恒流源均可，考虑到二极管在电压小于开启电压U th时，其通过电流为0，故我们在此采用恒压源以方便后续的实验。同时，考虑到直流电压表（20V量程）的内阻为5MΩ，而直流电流表内阻在1Ω至10Ω，被测量的元件电阻变化范围较大，但在测量点较密集的区域中电阻与电流表更接近，为尽量减小仪表内阻带来的影响，选用了电压表内接法，如图所示：

缓慢调节稳压源电压大小并记录二极管的电流和电压，在导通区段附近记录适当密集的点，当需要测量反向电压时，只需调转二极管接入电路的方向即可。由于稳压二极管正向曲线与晶体二极管类似，故我们只需要测量晶体二极管的正反向伏安特性曲线和稳压二极管的反向伏安特性曲线。

五、实验数据记录和处理

1、用万用表先测得晶体二极管的近似导通电压为0.557V。

电压/V 电流/mA 电压/V 电流/mA 电压/V 电流/mA 电压/V 电流/mA

0 0 0.57 1.1 0.80 54.2 0 0

0.10 0 0.60 2.0 0.82 64.4 -5.2 0

0.36 0 0.65 6.7 0.83 72.5 -8.6 0

0.44 0 0.68 10.5 0.85 81.2 -10.6 0

0.48 0.1 0.72 20.2 0.86 89.5 -17.3 0

0.51 0.3 0.75 30.2 0.87 94.3 -25.3

0.54 0.5 0.77 41.4 .

2、稳压二极管未测正向伏安特性，故但用万用表测得起正向导通电压为0.654V

电压/V 电流/mA 电压/V 电流/mA

0 0 -4.73 -3.52

-1.15 0 -4.80 -5.55

-2.10 0 -4.92 -10.01

-3.02 -0.02 -5.02 -18.02

-4.11 -0.39 -5.14 -35.9

-4.61 -1.72 -5.23 -72.5

-5.33 -94.3