實(shí)驗(yàn)3電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法

專業(yè)：電子信息工程姓名：專業(yè)：電子信息工程姓名：學(xué)號(hào)：日期：9月30日桌號(hào)：B8課程名稱：電路域電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ指導(dǎo)老師：成績(jī)：__________________實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法實(shí)驗(yàn)類型：基本測(cè)量實(shí)驗(yàn)同組學(xué)生姓名：__________一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿? 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笫煜る娐吩奶匦郧€熟悉非線性電阻元件特性曲線的伏安測(cè)量方法掌握伏安測(cè)量法中測(cè)量樣點(diǎn)的選擇和繪制曲線的方法裝訂線裝訂線實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理元件的特性曲線在電路原理中，元件特性曲線是指特定平面上定義的一條曲線。電阻元件的特性曲線就是在u-i平面上的一條曲線。當(dāng)曲線變?yōu)橹本€時(shí)，與其相對(duì)應(yīng)的元件即為線性電阻器，直線的斜率即為該電阻器的電阻值。非線性電阻的伏安特性在u-i平面上是一條曲線。2、晶體二極管普通晶體二極管的特點(diǎn)是正向電阻和反向電阻區(qū)別很大。正向壓降很小，正向電流隨正向壓降的升高而急劇升高，而反向電壓從零一直增加到十幾伏甚至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢姡O管具有單向?qū)щ娦?，如果反向電壓加的過高，超過了管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性則與普通二極管不同，在反向電壓開始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值（穩(wěn)壓值）時(shí)，電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加的反向電壓升高二增大。非線性電阻元件特性曲線的逐點(diǎn)伏安測(cè)量法元件的伏安特性可以用電壓表、電流表測(cè)定，稱為逐點(diǎn)伏安測(cè)量法。伏安法呀·原理簡(jiǎn)單，測(cè)量方便，但由于儀表內(nèi)阻會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果，因此必須注意儀表的合理接法。采用伏安法測(cè)量二極管特性時(shí)，限流電阻以及直流穩(wěn)壓源的變化范圍與特性曲線的測(cè)量范圍是有關(guān)系的，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體要求來確定。在綜合考慮測(cè)量效率和獲得良好曲線效果的前提下，測(cè)量點(diǎn)的選擇十分關(guān)鍵，由于二極管的特性曲線在不同的電壓區(qū)間有不同的形狀，因此測(cè)量時(shí)需要合理采用調(diào)電壓或者調(diào)電阻的方式來有效控制測(cè)量樣點(diǎn)。P.2實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.2主要儀器設(shè)備元器件板、直流電源、直流電壓表、電流表、數(shù)字萬用表操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、不加R測(cè)量普通晶體二極管的伏安特性根據(jù)特性曲線的逐點(diǎn)伏安測(cè)量法接線圖連接電路，將電壓從零開始緩慢調(diào)節(jié)，觀察記錄電壓表和電流表的示數(shù)變化，再將二極管反向測(cè)量，觀察記錄二極管的反向電壓、電流變化。根據(jù)記錄的電壓值與電流值畫出二極管的伏安特性曲線。加R測(cè)量普通晶體二極管的伏安特性在電路中串聯(lián)入十進(jìn)制電阻箱，再次從零電壓開始調(diào)節(jié)輸出電壓與限流電阻，觀察記錄電壓表、電流表示數(shù)，根據(jù)記錄的電壓值與電流值畫出伏安特性曲線，并與1中畫出的曲線進(jìn)行比較分析。裝訂線測(cè)量穩(wěn)壓二極管的伏安特性裝訂線將電路中的晶體管換為穩(wěn)壓二極管，按照2的步驟再次調(diào)節(jié)輸出電壓與限流電阻，觀察記錄電壓表、電流表數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)畫出伏安特性曲線，與普通二極管比較。附加題：將電壓源換為電流源，再次測(cè)量穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線，觀察能否測(cè)量以及測(cè)量數(shù)據(jù)與3的不同。逐點(diǎn)伏安測(cè)量法的接線圖：1、晶體二極管，無限流電阻： 3、穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓源：2、晶體二極管，有限流電阻：4、穩(wěn)壓二極管，恒流源：P.3實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.3五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理逐點(diǎn)伏安測(cè)量法的測(cè)量數(shù)據(jù)（晶體二極管，無限流電阻）U（V）I（mA）U（V）I（mA）U（V）I（mA）1-0.740-0.01110.4880.18210.6919.302-0.652-0.01120.5150.31220.69510.083-0.514-0.01130.5310.43230.70812.494-0.380-0.01140.5490.62240.72516.455-0.145-0.01150.5700.94250.79237.960.0140.01160.5991.65260.82352.6裝訂線7裝訂線0.3230.01170.6132.17270.86172.880.3790.02180.6474.13280.89894.490.4010.03190.6625.52290.951127.8100.4470.07200.6777.17301.001161逐點(diǎn)伏安測(cè)量法的測(cè)量數(shù)據(jù)（晶體二極管，有限流電阻）U（V）I（mA）U（V）I（mA）U（V）I（mA）1-0.888-0.01110.4280.05210.6343.152-0.561-0.01120.4430.07220.6514.333-0.280-0.01130.4580.09230.69910.374-0.159-0.01140.4730.12240.71112.75-0.134-0.01150.4950.20250.73919.860.1790.01160.5320.42260.79339.570.2650.01170.5500.61270.85872.580.3210.01180.5700.91280.90198.290.3590.02190.5761.01290.940123.2100.4010.03200.6152.17300.971143.6P.4實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.4逐點(diǎn)伏安測(cè)量法的測(cè)量數(shù)據(jù)（穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓源）U（V）I（mA）U（V）I（mA）U（V）I（mA）1-5.22-130.811-4.32-0.68210.6842.412-5.19-111.212-4.12-0.36220.7014.203-5.12-69.613-3.78-0.14230.7289.384-5.05-35.114-2.86-0.02240.75317.105-4.98-18.0415-1.749-0.01250.77926.66-4.95-13.56160.2010.01260.79634.77-4.90-8.72170.4160.01270.84462.58-4.83-5.50180.5510.03280.89292.89-4.75-3.64190.6320.37290.916108.5裝訂線10裝訂線-4.62-2.04200.6731.64300.955135.5實(shí)驗(yàn)拓展：逐點(diǎn)伏安測(cè)量法的測(cè)量數(shù)據(jù)（穩(wěn)壓二極管，恒流源）U（V）I（mA）U（V）I（mA）U（V）I（mA）1-5.25-147.011-4.14-0.38210.7064.892-5.19-104.012-3.99-0.25220.7268.693-5.14-80.013-3.37-0.04230.74414.024-5.09-53.90-3.00-0.02240.75919.645-5.01-23.9150.0100.01250.77333.16-4.98-17.51160.2860.03260.81255.97-4.94-12.95170.5580.03270.85075.38-4.82-5.41180.6110.17280.88694.69-4.61-1.94190.6530.77290.922122.010-4.28-0.60200.6862.52300.956146.4六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析P.5實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.5晶體二極管的伏安特性曲線（無限流電阻）裝訂線分析：裝訂線晶體二極管不是線性元件，其電阻值會(huì)隨兩端電壓的變化而變化，當(dāng)其正向端電壓小于0.5V時(shí)其電阻很大，通過電流基本為0；當(dāng)電壓大于0.5V時(shí)，電阻開始減??；當(dāng)端電壓大于0.7V時(shí)，二極管電阻迅速減小，通過電流迅速增大。晶體二極管的伏安特性曲線不關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱。當(dāng)正向電壓達(dá)到0.5V時(shí)開始有明顯電流通過，而反向電壓在可調(diào)范圍內(nèi)增大時(shí)，二極管始終無電流通過。表明其有單向?qū)щ娦?。晶體二極管的伏安特性曲線（有限流電阻）P.6實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.6分析：對(duì)比二極管伏安特性曲線加電阻和不加電阻的區(qū)別從伏安特性曲線上看來，加不加限流電阻并不影響二極管的伏安特性。其伏安特性曲線均為小于0.5V時(shí)接近0，大于0.5V時(shí)電流開始隨電壓迅速增大的曲線。但是在實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源時(shí)可以明顯地感覺到，加入限流電阻后調(diào)節(jié)方便的多。沒加電阻時(shí)，電源電壓約等于二極管的端電壓，當(dāng)電壓大于0.5V時(shí)，稍微變動(dòng)穩(wěn)壓源的輸出電壓就會(huì)使通過二極管的電流大幅度變化，不便于測(cè)量和記錄。加入電阻后，當(dāng)二極管端電壓小于0.5V時(shí)，二極管阻值很大，端電壓接近電源電壓。當(dāng)其端電壓大于0.5V后，電阻值減小，電阻分壓，使得二極管端電壓小于電源的輸出電壓。此時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓，二極管的端電壓與電流變化較小，易于調(diào)節(jié)測(cè)量。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線（穩(wěn)壓）裝訂線裝訂線分析：當(dāng)穩(wěn)壓二極管兩端接正向電壓時(shí)，其伏安特性曲線與普通晶體二極管類似。而當(dāng)其兩端接反向電壓時(shí)，則與普通二極管不同。當(dāng)反向電壓小于4.5V時(shí)穩(wěn)壓二極管電阻值極大，通過電流基本為0，當(dāng)反向電壓在4.5V~5V時(shí)，其電阻值開始減小，開始有微小電流通過。當(dāng)反向電壓達(dá)到5V以上時(shí)，電阻開始迅速減小，通過電流迅速增大，使兩端電壓基本維持穩(wěn)定。P.7實(shí)驗(yàn)名稱：電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法姓名：學(xué)號(hào)：P.7穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線（恒流）裝訂線裝訂線分析：如果換電流源能否測(cè)定以上內(nèi)容，有何不同？根據(jù)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)正向電壓大于0.5V或反向電壓大于4V時(shí)，恒流源與穩(wěn)壓源測(cè)出的伏安特性基本相同。用穩(wěn)壓源測(cè)試時(shí)，可以將其兩端電壓從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，但用恒流源進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，正向電壓只能從0.3V左右開始調(diào)節(jié)，反向電壓則只能從3V開始調(diào)節(jié)。因?yàn)榉€(wěn)壓二極管的電阻值會(huì)隨通過其的電流的改變而改變，當(dāng)電流從零變?yōu)榉橇阒禃r(shí)，其阻值會(huì)有一個(gè)突變，兩端電壓也會(huì)突變。所以恒流源無法用于測(cè)量二極管門限電壓內(nèi)的伏安特性，而對(duì)大于門限電壓的部分測(cè)量不受影響。討論、心得經(jīng)過這次對(duì)電路元件伏安特性曲線的伏安測(cè)量法實(shí)驗(yàn)，我對(duì)二極管有了更直觀，更深刻的了解。我了解到二極管的單向?qū)щ娦允且蚱渲械腜N結(jié)而產(chǎn)生的。當(dāng)其端電壓達(dá)到門限電壓后二極管的電阻就會(huì)迅速減小。而其反向電阻更大，也需要更大的電壓才能夠擊穿。而對(duì)于穩(wěn)壓二極管，它正向的伏安特性跟普通二極管基本一樣，但是反向的門限電壓比普通二極管的擊穿電壓小得多，并且達(dá)到門限電壓后電阻值下降迅速，可以基本保持其兩端電壓在5V左右。另外在試驗(yàn)中我也學(xué)會(huì)了用逐點(diǎn)伏安測(cè)量法來測(cè)量元件伏安特性曲線的方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)老師提醒，我們?cè)?.5V左右曲線轉(zhuǎn)彎處多測(cè)了一些數(shù)據(jù)，在后來的連點(diǎn)描線做圖過程中，我充分感受到了在轉(zhuǎn)角處測(cè)多組數(shù)據(jù)的重要性，直線區(qū)域數(shù)據(jù)點(diǎn)少了影響并不會(huì)太大，但如果轉(zhuǎn)彎處的點(diǎn)少了，轉(zhuǎn)彎的弧P