電路元件伏安特性的測繪

1、實驗題目實驗二電路元件伏安特性的測繪一、實驗目的1. 學會識別常用電路元件的方法。2. 掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。3. 掌握實驗臺上直流電工儀表和設備的使用方法。二、原理說明任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件 的電流I之間的函數關系I = f(U )來表示，即用I-U 平面上的一條曲線來 表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標原點的直線，如圖2-5 中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2. 一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)， 其燈絲電阻隨著溫度 的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值

2、也越大，一 般燈泡的“冷電阻” 與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它 的伏安特性如圖2-5中b曲線所示。bU( V)-3 0-2 0-1 0圖2-5各元件伏安特性曲線3. 一般的半導體二極管是一個非線性電阻元件，其伏安特性如圖2-5 中c所示。正向壓降很小(一般的鍺管約為0.20.3 V ,硅管約為0.5文檔200Q+0.7V），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增 加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?， 二極管具有單向導電性，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則 會導致管子擊穿損壞。4. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導體二極管，其正向特性與

3、普通二極管 類似，但其反向特性較特別，如圖2-5中d所示。在反向電壓開始增加時， 其反向電流幾乎為零，但當電壓增加到某一數值時（稱為管子的穩(wěn)壓值， 有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將基本 維持恒定，當外加的反向電壓繼續(xù)升高時其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則 管子會被燒壞。三、實驗設備表2-5實驗設備序號名稱型號與規(guī)格數量備注1可調直流穩(wěn)壓電源030V12萬用表FM -47或其他1自備3直流數字毫安表0200mA14直流數字電壓表0200V15二 極 管IN40071DG J-056穩(wěn) 壓 管2CW511DG J-057白

4、熾 燈12V，0. 1A1DG J-058線性電阻器200 Q，1 K Q / 8W1DG J-05四、實驗內容1. 測定線性電阻器的伏安特性按圖2-6接線，調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出 電壓U，從0伏開始緩慢地增加，一直到10V，記下相應的電壓表和電 流表的讀數Ur、I 。+ R1KU圖2-6線性電阻器的伏安特性測定電路文檔2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性 將圖2-6中的R換成一只12V， 0.1A的燈泡，重復步驟1。UL為燈泡的端電壓。表2-7非線性白熾燈泡的伏安特性實驗數據Ul ( V )0. 10. 512345I ( mA )6.462 0. 72 9. 93 3. 140. 949. 45

5、6. 2RIN4007 乂(V圖2-7線性電阻器的伏安特性測定電路 表2-6線性電阻器的伏安特性實驗數據Ur ( V )10I ( mA )0. 012. 024. 046. 0 58. 071 0. 093. 測定半導體二極管的伏安特性按圖2-7接線，R為限流電阻器。 測二極管的正向特性時，其正向電流不得超過35m A，二極管D的正向施 壓Ud+可在00.75 V之間取值。在0. 50.75 V之間應多取幾個測量點。 測反向特性時，只需將圖2-7中的二極管D反接，且其反向施壓Ud -可 達 30V。表2-8半導體二極管的正向特性實驗數據Ud+ (V)0. 100. 300. 500. 550

6、. 600. 6 50. 700. 75I ( mA )000. 10. 51.85. 815. 448. 1表2-9半導體二極管的反向特性實驗數據Ud - (V)0-5-1 0-15-20-25-30I ( mA )00000004. 測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性正向特性實驗：將圖2-7中的二極管換成穩(wěn)壓二極管2CW51， 重復實驗內容3中的正向測量。Uz +為2C W51的正向施壓。表2-10穩(wěn)壓二極管的正向特性實驗數據Uz+ ( V )I ( mA )0. 10. 41.58. 050.50. 10. 30. 50. 60. 650. 70. 7 5反向特性實驗：將圖2-7中的R換成1K Q

7、 , 2CW51反接，測量 2CW 51的反向特性。穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo從020V ,測量2CW51二 端的電壓Uz -及電流I ,由Uz可看出其穩(wěn)壓特性。表2-11穩(wěn)壓二極管的反向特性實驗數據Uo(V)024681012141 61 820UZ- ( V)0-1. 76-2. 30 -2. 53 -2. 68-2. 80-2. 89-2. 96-3. 03-3. 08-3. 1 3I ( mA )0-0. 2-1.8 -3. 7-5. 6-7. 6-9. 7-11. 7-13.8-15. 8-1 8. 0五、實驗注意事項1. 測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應由小至大逐漸增加， 刻注意電流

8、表讀數不得超過35m A。2. 如果要測定2AP 9的伏安特性，則正向特性的電壓值應取0, 0.1 0， 0.13，0.15，0.17，0. 19，0.21，0.24，0.30 ( V )，反向特 性的電 壓值取 0， 2，4，10(V )。3. 進行不同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程， 勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。六、思考題1. 線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特 性有何區(qū)別？電阻值不隨電壓、電流的變化而變化的電阻稱為線性電阻。電阻值隨著電壓、電流的變化而改變的電阻，稱為非線性電阻。 電阻器是線性元件，伏安特性為正比例直線.二極管的伏安特性曲

9、線 為一條曲線，在第一象限內類似二次函數過原點的上升曲線，在第三 象限也有類似開口向下的二次函數曲線.其曲線上可以找到反向擊穿 電壓，正向電壓超過一定值時可視為正比例曲線。2. 設某器件伏安特性曲線的函數式為I = f(U)，試問在逐點繪制曲線 時，其坐標變量應如何放置？水平軸為電流，垂直軸為電壓.也有把電壓作為水平軸的，比如二極管 的伏安特性曲線.先從0點開始，依次增大，最后側無窮點。3. 穩(wěn)壓二極 管與普 通二極 管有 何區(qū)別 ，其用 途如何？ 二極管的主要特性是單向導電性，也就是 在正向電 壓的作用下， 導通電阻很??；而 在反向電壓作用下導通電阻極大或無窮大。電路中 常把它用在整流方面上。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點就是加反向電壓擊 穿 后 ，其 兩 端 的 電 壓 基 本 保 持 不 變 。穩(wěn) 壓 二 極 管 用 來 穩(wěn) 壓 或 在 串 聯 電 路中作基準電壓4. 在圖 2-7 中，設 U=2V ， U D +=0.7V ，則 mA 表 讀數為 多少？ 讀數 1=(2 -0. 7) - 200 X 1000=6.5( mA)實驗結果分析1、電阻器是線性元件,伏安特性為正比例直線。2、白熾燈是非線性元件，伏安特性為斜率不斷減少的曲線。3、極 管 是 非 線 性 元 件 ，二 極 管 的 伏 安 特 性 曲 線 為 一 條 曲 線 , 在 第 一