电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验报告

课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：孙晖成绩：__________________

实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：______ _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的特性曲线的伏安测量法

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

5、设计实验方案，用示波器观测电容的特性曲线。

二、实验内容和原理

1、在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上的定义的一条线，其函数关系式称为

元件的伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是在U-I平面上的一条曲线，当曲

线为直线时，对应的元件是线性元件，斜率为电阻值。线性电阻的伏安特性曲线符

合欧姆定律，在U-I平面内是过原点的直线，与电压、电流无关；非线性元件在U-

I内是一条曲线。

2、普通警惕二极管的特点是正反向电阻差别很大，正向压降很小，正向电流随着正向

压降的上升而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏到几十伏时，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，如果反响电压加的

过高，超过管子的极限值，会导致管子击穿损坏。

3、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

向电压增加到一定数值时(称为管子的稳压值)。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。这两种二极管的特性属于单调型，电压与电流之间为单调函数。二极管的特性参数有开启电压U th、导通电压U on，反

向电流I R、反向击穿电压U Br以及最大整流电流I F。

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；

5、示波器。

四、操作方法和实验步骤。

1、元件的伏安特性曲线可以用电压表、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，但由于一起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，限流电阻以及之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区间具有不同的形状，因此测量时要合理采用调电压或调电阻的方法来有效控制测量样点。

2、在示波器观测法中，U s(t)是正弦波信号发生器提供的输出电压，R是被测电阻元件，

r是电流取样电阻。将示波器置于X-Y工作模式，电阻电压接入示波器Y轴输入端，取样电阻电压接入X轴输入端，适当调节Y轴和X轴的幅值，荧光屏上就会显示出R的伏安特性曲线。

五、实验数据记录与处理

1、伏安逐点测量法

310.75619.83

六、实验结果及分析

1、（1）、对普通二极管的特性进行分析：施加正向电压时，在0~0.400V之间几乎没有电流，之后随着二极管导通，电压升高，电流增大。在电压超过0.600V之后，电流急剧增大。由于施加反向电压可能造成二极管击穿，所以没有采集反向电压电流数据。

（2）、对稳压二极管的特性进行分析：施加正向电压的结果与普通二极管类似，只是导通电压，也就是电流急剧增大的时候，是在电压超过0.700V之后，但是最大电压并没有超过0.800V。施加反向电压时，当电压很小时基本没有电流，当电压达到-4.7V以上时，电流急剧增大。但是当电压接近-5.1V时，电压不再增大，也就是实现了稳压。观察电阻箱上的二极管标志，为“5.1V/5.4W”，说明实验数据符合理论情况。

2、用示波器观察二极管的伏安特性曲线时，信号源提供电源，示波器CH1是显示总电压，CH2是显示电阻电压，在Y-T模式下两者都为正弦波，当消去时间T之后，切换到X-Y模式，一开始二极管未导通，则电阻无穷大，即电阻所占的电压为零，符合曲线一开始的水平线情况。当二极管导通后，随着总电压升高，电阻与二极管成比例分得电压，于是出现了一条斜线。实验结果符合理论分析。

七、讨论、心得

1、在使用逐点测量法时，需要预先对被测的元件进行预处理，确认是否正常工作。其次，确定大致的工作范围，选择测量取样的样本数据间隔。推荐的范围是在正向：(0～0.5V)3 点；

(0.5～0.65V)5 点；(0.66～0.8V)8 点；反向：5 点测定稳压二极管的伏安特性曲线反向：(0～4.7V)8 点；(4.7～5.5V)12 点。当然，数据越多，测量结果越精确。

2、对于不同的测量仪表，先确认其测量精度。不同的测量精度会有对应的误差，这些应该予以消除。这一步往往在设计实验电路的时候就需要考虑到，以及对应的参数。在供电端，既要控制输出电压，也需要将电路调整加入一个限流电阻R，防止电流表在二级管击穿时被烧坏。

3. 使用示波器和函数发生器时，最大的问题是不能快速的找到需要的功能，我们需要熟悉示波器的操作。同时，对于得到的波形图像往往需要进行适当的调整，才能够满足分析的需要。对于使用的双通道示波器，主要部件都已经数字化，在接线上需要唯一注意的是接地极是否已经连接（示波器内部已经连接）。

4. 函数发生器的输出电压不应该过低，如果过低就会无法实现稳压管的半波整流和反向稳压，实际上应该大于5V。