二極管伏安特性曲線的測定

1、實驗四 二極管伏安特性曲線的測定【一】實驗?zāi)康碾娐分杏懈鞣N電學(xué)元件， 如碳膜電阻、線繞電阻、 晶體二極管和三極管、光敏和熱敏元件等。人們常需要了解它們的伏安特性，以便正確的選用它們。通常以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)作出元件的電壓一電流關(guān)系曲線，叫做該元件的伏安特性曲線。如果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）；如果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）。本實驗通過測量二極管的伏安特性曲線，了解二極管的單向?qū)щ娦缘膶嵸|(zhì)。【二】實驗原理晶體二極管是常見的非線性元件，其伏安特性曲線如圖1所示。

2、當(dāng)對晶體二極管加上正向偏置電壓，則有正向電流流過二極管，且隨正向偏置電壓的增大而增大。開始電流隨電壓變化較慢，而當(dāng)正向偏壓增到接近二極管的導(dǎo)通電壓（鍺二極管為0.2左右，硅二極管為0.7左右時），電流明顯變化。在導(dǎo)通后，電壓變化少許，電流就 會急劇變化。當(dāng)加反向偏置電壓時，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，但不是完全沒有電流，而是有很小的反向電流。該反向電流隨反向偏置電壓增加得很慢，但當(dāng)反向偏置電壓增至該二極管的擊穿電壓時，電流劇增，二極管 PN結(jié)被反向擊穿。&A當(dāng)正向?qū)〞r，注意不要超過其規(guī)定的額二極管一般工作在正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)。定電流；當(dāng)反向截止時，更要注意加在該管的反向偏置電壓應(yīng)小于其反向擊穿電

3、壓。但是， 穩(wěn)壓二極管卻利用二極管的反向擊穿特性而恰恰工作于反向擊穿狀態(tài)。本實驗用伏安法測定2所示。電壓表與電流表有兩種不同的接法。如圖2，電壓表接A、A、D端叫做電流表內(nèi)接。電流表外接時，其讀數(shù)為流二極管的伏安特性，測量電路如圖測定二極管的電壓與電流時， D兩端叫做電流表外接；電壓表接然后過二極管的電流Id與流過電壓表電流IV之和，即測得的電流偏大；電流表內(nèi)接時，電壓表 讀數(shù)為二極管電壓 Vd與電流表電壓 Va之和，即測得的電壓偏大。因此，這兩種接法都有 測量誤差。這種由于電表接入電路而引起的測量誤差叫做接入誤差。接入誤差是系統(tǒng)誤差， 只要知道電壓表的內(nèi)阻 Rv或電流表的內(nèi)阻 Ra,就可以把

4、接法造成的測量誤差算出來， 選用測量誤差較小的那種接法。電流表外接，造成的電流測量誤差為：1 DI VRD1 D1 DRV電流表內(nèi)接，造成的電壓測量誤差為:Vd Va RaVd Vd Rd其中Rd、Rv、Ra、分別是二極管的內(nèi)阻，電壓表的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻。測量時究竟選用哪種接法，要看 Rd、Rv、Ra的大小而定。顯然，若 Rd/Rv Ra/Rd應(yīng)選用電流表內(nèi)接，反 之則選用電流表外接?！救繉嶒炑b置直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表 2個、直流電流表2個、滑線變阻器、待測二極管、開關(guān)、 導(dǎo)線等。注意事項：1. 為保護直流穩(wěn)壓電源，接通或斷開電源前均需先使其輸出為零；對輸出調(diào)節(jié)旋鈕的調(diào)節(jié) 必須輕而緩慢。

5、2. 更換測量內(nèi)容前，必須使電源輸出為零，然后再逐步增加至需要值，以免損壞元件。3. 測定2AP型鍺二極管的正、反向伏安特性曲線時，注意正向電流不要超過20mA，反向 電壓不要超過25V。4 開始實驗時，作為分壓器的滑線變阻器的滑動觸頭C 應(yīng)置于使輸出電壓為最小值處?！舅摹?實驗內(nèi)容一、必做內(nèi)容1確定電流表的接法，參照圖1，選取測量二極管正向伏安特性和反向特性時所用的電壓表和電流表的量程。 在該電表上查與所選量程相應(yīng)的內(nèi)阻 RV 和 RA 值。因二極管的正、 反向電阻都隨外加電壓而變化，只能給出一大致的數(shù)值，在正常使用范圍內(nèi)，對 2AP 型二 極管，正向時 RD 可取 1000 ，反向時取 1

6、00K 。由所選用的 RD、 RV、RA 值用判定式確 定電流表的接法。2按照所選用的正確接法接線，測定 2AP 型鍺二極管的正、反向伏安特性曲線。測正 向特性時，電源電壓可取 3 伏；測反向特性時，電源電壓可取 20 伏?；瑒右幌禄€變阻器 的滑動觸頭，看一看電壓和電流的大致變化范圍，以及電表的選擇是否合適。3電壓與電流均從零開始測量，然后讓滑線變阻器的滑動觸頭C 點向輸出電壓增大方向緩緩移動， 按照電壓和電流的實際變化范圍選取數(shù)據(jù)點， 記下電流表和電壓表讀數(shù) （不要 超過二極管額定值） 。對正向及反向的 ID-VD 關(guān)系都要測 10 個以上的點，并注意在曲線的 彎曲部分，點應(yīng)密些，在平直部

7、分，點可稀些。4自擬表格記錄實驗數(shù)據(jù)， 用毫米方格紙作 2AP 型二極管的正向及反向伏安特性曲線。 因正、反向電壓電流相差很大，作圖時可選用不同單位。二、選做內(nèi)容1 已知加在燈泡上的電壓與通過燈絲的電流之間的關(guān)系為1 KUn型，其中K, n是與燈泡有關(guān)的常數(shù)， 試通過實驗確定 K和n,得出I隨U變化的經(jīng)驗公式。注意： 小燈泡的工 作電壓不超過 6 伏。2分別用內(nèi)接法和外接法來測定二極管的正向伏安特性曲線，并畫在同一坐標(biāo)系中進 行比較,然后對兩種方法所得結(jié)果都進行修正,再做比較。思考題伏安特性曲線的斜率的物理意義是什么？用伏安法測二極管特性曲線產(chǎn)生的誤差屬什么性質(zhì)的誤差？為何會產(chǎn)生這種誤差？能 否消除或作修正？方法如何？在測定二極管反向特性時, 有同學(xué)發(fā)現(xiàn)所加電壓還不到 1 伏,