電路元件伏安特性的測繪

1、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(shè)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(shù)關(guān)系I二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，阻值也越大，一 般燈泡的“冷電阻” 與“熱電阻”的

2、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。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0.20.3V，硅 管約為0.50.7V）,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?qū)щ娦裕聪螂妷杭拥眠^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

3、為零，但當電壓增加到某一數(shù)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(shè)備表2- 5實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12萬用表FM- 47或其他1自備3直流數(shù)字毫安表02 00 mA14直流數(shù)字電壓表0200V15二 極 管IN40071DGJ- 0 56穩(wěn)壓管2CW511DGJ- 0 57白熾 燈1 2V，0. 1A1DGJ- 0 58線性電阻器200 Q，1 KQ / 8W1D

4、GJ- 0 5四、實驗內(nèi)容1. 測定線性電阻器的伏安特性按圖2-6接線，調(diào)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(shù)Ur、I 。圖2-6線性電阻器的伏安特性測定電路圖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(shù)據(jù)Ur ( V)0246810I ( mA)0. 012. 024. 046. 058. 0710. 092.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 , 0.1 A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(shù)據(jù)Ul ( V)0.0.1234515I

5、( mA)6. 462 0. 72 9. 93 3. 140. 949. 45 6. 2200 Q+uODI N4 00遼TJ-3.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35mA，二極管D的正向施 壓Ud+可在00.7 5V之間取值。在0. 50. 75V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(shù)據(jù)Ud+ ( V)0. 100. 300. 500. 550. 600. 650. 700. 75I ( mA)000. 10. 51.

6、 85. 81 5. 448. 1表2- 9半導體二極管的反向特性實驗數(shù)據(jù)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(nèi)容3中的正向測量。Uz +為2CW51的正向施壓表2-10穩(wěn)壓二極管的正向特性實驗數(shù)據(jù)Uz+ ( V)0. 10. 30. 50. 60. 650. 70. 75I ( mA)000. 10. 41. 58. 050. 5反向特性實驗：將圖2-7中的R換成1K Q , 2CW51反接，測量 2CW51的反向特性。穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo從020

7、V，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(shù)據(jù)Uo( V)0246810121 41 61 820Uz ( V)0-1. 76-2. 30 - 2. 53 - 2. 68-2. 80-2. 89-2. 96-3. 03-3. 0 8-3.13I ( mA)0-0. 2-1.8 - 3. 7- 5. 6-7. 6-9. 7-11.7-13. 8-15. 8-1 80五、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， 應時 刻注意電流表讀數(shù)不得超過35mA。2. 如果要測定2AP9的伏安特性，則正向特性的電壓值應

8、取0 , 0.1 0，0.1 3，0.15 ，0. 17，0.1 9，0. 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線 為一條曲線，在第一象限內(nèi)類似二次函數(shù)過原點的上升曲線，在第三 象限也有類似開口向

9、下的二次函數(shù)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(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I二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(cè) 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 小 ；而 在 反 向

10、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(lián) 電 路中作基準電壓4. 在 圖 2- 7 中 ， 設(shè) U=2V， UD+ =0. 7V ， 則 mA 表 讀 數(shù) 為 多 少 ？ 讀數(shù) I= (2 - 0.7 ) - 20 0 X 1000 =6.5 ( mA)實驗結(jié)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、二 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 象 限 內(nèi) 類 似 二 次 函 數(shù) 過 原 點 的 上 升 曲 線 , 在 第 三 象 限 電 流 一 直 為 零 ， 反 向 不導通。4、