电路元件特性曲线的伏安测量法实验报告
学生序号6
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实验报告
课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：冶沁成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法实验类型：电路实验同组学生：__________
一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（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V th，导通电压V 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围与特性曲线的测量围是有关系的，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。
3、元件特性曲线的示波器观测法
正弦波信号发生器提供的输出电压，R是被测电阻元件，r为电流取样电阻。示波器置于X—Y 工作方式，将电阻元件两端的电压接入示波器Y 轴输入端，取样电阻r 两端的电压接入X 轴输入端，适当调节Y 轴和X 轴的幅值，荧光屏上就能显示出电阻R 的伏安特性曲线。通过双踪示波器的X—Y 模式则可测得电感和电容的特性曲线。
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
测定晶体二极管和稳压二极管的伏安特性：
选择稳压电源或者恒流源均可，本次实验使用了稳压源，并如图接线。根据上次实验了解到的仪表技术参数，本次实验中直流电压表阻约为5MΩ，而直流电流表阻在1Ω至10Ω，被测量的元件电阻变化围较大，但在测量点较密集的区域中电阻与电流表更接近，为尽量减小仪表阻带来的影响，选用了电压表接法，如图：
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。如此分别测量晶体二极管和稳压二极管的伏安特性并绘制曲线。
用示波器观测二极管、稳压管的伏安特性曲线：
如图接线，适当调整示波器，观察两种二极管的伏安特性曲线并拍摄显示器画面。
五、实验数据记录和处理
电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 000.55 2.30.6314.00.7177
0.1000.56 3.10.6417.30.7295.4
0.3600.57 3.80.6520.8-5.0-0.001
0.460.20.58 4.70.6625.2-10.0-0.002
0.510.80.59 5.70.6734.6-15.0-0.002
0.52 1.10.607.40.6842.2-20.0-0.003
0.53 1.40.619.00.6948.5-25.0-0.005
0.54 1.80.6210.60.7063.4-30.0-0.005
电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 电压/V电流/mA 000.73 4.50.8349.1-4.7-3.46
0.1000.74 6.90.8455.6-4.8-5.55
0.4000.759.90.8562.9-4.9-9.50
0.6000.7612.60.8670.4-5.0-17.15
0.650.20.7715.60.8777.8-5.1-34.6
0.680.70.7820.10.8884.7-5.2-61.9
0.69 1.20.7925.40.8992.8-5.3-93.3
0.70 1.60.8030.7-3.00-0.02
0.71 2.50.8135.7-4.00-0.36
0.72 3.40.8242.0-4.50-1.67
示波器显示下的二极管伏安特性曲线：
示波器显示下的稳压管伏安特性曲线：
六、实验结果与分析
由普通二极管数据作图如下，正负电压分别作图
由图中曲线观察得，普通二极管的导通电压约在0.51V附近，符合之前万用表测得的值，且在导通之后电流迅速增加；当加上反向电压时，电流基本维持在0附近，加压到-30V也并未能被导通。
由稳压二极管数据作图如下，正负电压分别作图
由图中曲线观察得，稳压二极管的导通电压约在0.68V附近，符合之前万用表测得的值，且在导通之后电流迅速增加；当加上反向电压时，电压到-4.5V附近进入稳压状态，电流突然增加，端电压维持稳定。
用multisim进行仿真：
七、讨论、心得
本次测定实验中有许多值得注意的细节，比如一开始限流电阻阻值的选定，电压表和电流表的外接关系，都需要事先对被测二极管参数有基本的了解，才能合理选择，减小系统误差。而测定过程中，为了更好地刻画伏安特性曲线，在某些位置要取密集的采样点，其他小斜率的区段为了保证效率往往只测几个稀疏的点，尤其要注意二极管的功率不能超过额定功率，时刻要控制电压和电流在安全围。
总而言之，通过本次试验，我熟悉了二极管的伏安特性，更好地理解了理论课程中二极管的工作原理和应用方式，还学到了示波器的观测方法和仿真技术。