實驗電路元件伏安特性研究報告

試驗08 電路元件伏安特性的爭論電學(xué)元件是構(gòu)成電路的根本要素，而其伏安特性又是電學(xué)性質(zhì)中的重中之重，因此對其物理性質(zhì)的爭論是電學(xué)中最根本也是最重要的局部之一。通常以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)作出元件的電壓電流關(guān)系曲線，叫做該元件的伏安特性曲線。假設(shè)元件的伏安特性曲線是一條直線，說明通過元件的電流與元件兩端的電壓成正比，則稱該元件為線性元件<例如碳膜電阻、金屬膜電阻等〕；假設(shè)元件的伏安特性曲線不是直線，則稱其為非線性元件<例如晶體二極管、三極管〕。本試驗是通過測試電學(xué)元件的伏安特性曲線，初步了解電學(xué)元件的構(gòu)造及原理、生疏其根本性能和把握其正確的使用方法?！驹囼?zāi)康摹?234【試驗儀器】TKVA-1型線性與非線性元件V-A特性試驗儀，包括直流穩(wěn)壓電源流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表和圖視儀等?！驹囼炘怼?/p>

<0-12V〕、元件箱、直在溫度肯定的狀況下，當(dāng)一個元件兩端加上電壓，元件內(nèi)有電流通過時，電壓與電流之比稱為該元件的電阻。假設(shè)元件兩端的電壓與通過它的電流不成正比例，則伏安特性曲線不再是直線，而是一條曲線，這類元件稱為非線性元件。一般金屬導(dǎo)體電阻是線性電阻，它與外加電壓的大小和方向無關(guān)，其伏安特性曲線是一條直線。電阻是導(dǎo)體材料的重要特性，在電學(xué)試驗中常常要對電阻進展測量。測量電阻的方法有多種，伏安法VI，依據(jù)/JI <8-1〕即可求得阻值R。也可運用作圖法，作出伏安特性曲線，從曲線上求得電阻的阻值。對有些電阻，其伏安特性曲線為直線，稱為線性電阻，如常用的碳膜電阻、線繞電阻、金屬膜電阻等。另外，有些元件，伏安特性曲線為曲線，稱為非線性電阻元件，如燈泡、晶體二極管、穩(wěn)壓管、熱敏電阻等。非線性電阻元件的用伏安法測電阻，原理簡潔，測量便利，但由于電表內(nèi)阻接入的影響，給測量帶來定系統(tǒng)誤差。在電流表內(nèi)接法中，如圖 8-1所示。由于電壓表測出的電壓值 V包括了電流表兩端的電壓，因此，測量值要大于被測電阻的實際值。由<8-2<8-2)<8-3)在電流表外接法中，如圖 8-2所示。由于電流表測出的電流 I<8-3)可見，由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，故給測量帶來肯定的誤差。上述兩種連接電路的方法，都給測量帶來肯定的系統(tǒng)誤差，即測量方法誤差。為此,必需對測量結(jié)果進展修正。其修正值為-” <8-4)R為測量值，.習(xí)為實際值。為了減小上述誤差，必需依據(jù)待測阻值的大小和電表內(nèi)阻的不同，正確選擇測量電路。當(dāng)一X丨且.F時，選擇電流表內(nèi)接法。[、丨且J1時，選擇電流表外接法。I ，一“.時，兩種接法均可。經(jīng)過以上選擇，可以減小由于電表接入帶來的系統(tǒng)誤差，但電表本身的儀器誤差仍舊存在，它取決于電表的準確度等級和量程，其相對誤差為[x1 <8-5)3和互為電流表和電壓表允許的最大示值誤差【試驗內(nèi)容】一、必做局部：TKVA-1型線性與非線性元件V-A特性試驗儀面板如圖8-3所示:8-3本試驗儀器主要有直流穩(wěn)壓電源 <0-12V)、元件箱、直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表和圖示儀組成。元件箱中有線性電阻、光敏電阻、不同的二極管和小燈泡等八個元器件，試驗時依據(jù)要求選擇假設(shè)干進展。直流電流表分0-20V<有開關(guān)選擇〕。?測量線性電阻器的伏安特性

0.2、2、20200mA0-2V<1〕電流表內(nèi)接法依據(jù)圖8-1連接好電路。電阻|：：|為100K，每轉(zhuǎn)變一次電壓V值，讀出相應(yīng)的電流 I8-1中，作出伏安特性曲線，并從曲線上求得電阻值。電壓〔V>電流電壓〔V>電流〔mA><2〕電流表外接法8-2連接好電路，重復(fù)試驗步驟<1〕，數(shù)據(jù)表格自擬。<3〕依據(jù)電表內(nèi)阻的大小，分析上述兩種測量方法中，哪種電路的系統(tǒng)誤差較小。?測量穩(wěn)壓二極管的伏安特性<1〕穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓管實質(zhì)上就是一個面結(jié)型硅二極管，它具有陡峭的反向擊穿特性，工作在反向擊穿狀態(tài)。在制造穩(wěn)壓管的工藝上，使它具有低壓擊穿特性。穩(wěn)壓管電路中，串入限流電阻，使穩(wěn)壓管擊穿后電流不超過允穩(wěn)壓管的特性曲線如圖 8-4所示，它的正向特性和一般硅二極管一樣，但反向擊穿特性較陡。由圖可見，當(dāng)反向電壓增加到擊穿電壓以后，穩(wěn)壓管進入擊穿狀態(tài)在曲線的 AB段，雖然反向電流在很大的范圍內(nèi)變化，但它兩端的電壓利用穩(wěn)壓管的這一特性，可以到達穩(wěn)壓的目的。

變化很小，即

根本恒定。8-4穩(wěn)壓管特性曲線<2〕穩(wěn)壓管的參數(shù)〕穩(wěn)定電壓 。即穩(wěn)壓管在反向擊穿后其兩端的實際工作電壓。這一參數(shù)隨工作電流和溫度的不同略有轉(zhuǎn)變，并且分散性較大，例如 2CW14型的=6~7.5V。但對每一個管子而言，對應(yīng)于某一工作電流，穩(wěn)定電壓有相應(yīng)確實定值?！撤€(wěn)定電流 。即穩(wěn)壓管的電壓等于穩(wěn)定電壓時的工作電流。3〕動態(tài)電阻

。是穩(wěn)壓管電壓變化和相應(yīng)的電流變化之比，即

〕，顯然，越小，穩(wěn)壓效果越好，動態(tài)電阻的數(shù)值隨工作電流的增加而減小。但當(dāng)工作電流->5~10mA以后，J減小的不顯著，而當(dāng).”I<1mA時，H明顯增加，阻值較大。4〕最大穩(wěn)定電流U和最小穩(wěn)定電流卜丨。Ld是指穩(wěn)壓管的最大工作電流，超過此值，即超過了管子的允許耗散功率；7不再穩(wěn)定，常取l“【=1~2mA。

.—I是指穩(wěn)壓管的最小工作電流，低于此值，<3〕穩(wěn)壓管伏安特性測定的試驗電路8-5所示。E0~12V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，R為限流電阻器。<4〕測量穩(wěn)壓管的正向特性8-5連接電路，R阻值調(diào)到最大，可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出為零。增大輸出電壓，使電壓表的讀數(shù)漸漸增大，觀看加在穩(wěn)壓管上電壓隨電流變化的現(xiàn)象，通過觀看確定測量范圍，即電壓與電流的調(diào)整范圍。8-5穩(wěn)壓管的正向特性測量圖測定穩(wěn)壓管的正向特性曲線，不應(yīng)等間隔的取點，即電壓的測量值不應(yīng)等間隔地取，而是在電流變化緩慢區(qū)間，電壓間隔取的疏一些，在電流變化快速區(qū)間，電壓間隔取2CW14型穩(wěn)壓管，電壓在0V~0.7V3~5個點即可。<5〕測量穩(wěn)壓管的反向特性1〕將穩(wěn)壓管反接；定性觀看被測穩(wěn)壓管的反向特性，通過觀看確定測量反向特性時電壓的調(diào)整范圍 <即該型號穩(wěn)壓管的最大工作電流 I“所對應(yīng)的電壓值〕。測量反向特性，同樣在電流變化快速區(qū)域，電壓間隔應(yīng)取得密一些。二、選做局部：測量小燈炮的伏安特性給定一只8V/0.1A小燈炮，UH=12伏，IH=100mA，起始電流為20mA，毫安表111MI】。要求：自行設(shè)計測量伏安特性的線路；測量小燈泡的伏安特性；3〕繪制小燈泡的伏安特性曲線；4〕判定小燈炮是線性元件還是非線性元件?！玖粢馐马棥?使用電源時要防止短路，接通和斷開電路前應(yīng)使輸出為零，先粗調(diào)然后再漸漸微調(diào)。?測穩(wěn)壓二極管VN4728〕正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大漸漸增加，應(yīng)時刻留意電流表讀數(shù)不超過 30mA，穩(wěn)壓源輸出端切勿碰線短路。.測量穩(wěn)壓管伏安特性時，電路中電流值不應(yīng)超過其最大穩(wěn)定電流 -2-”?進展不同試驗時，應(yīng)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，儀表的極性亦不行接錯。2AP9檢波二極管的伏安特性，正向特性的電壓值可取0,0.10,0.13,0.15,0.17,0.19,