電子伏安曲線的測量

電子伏安曲線的測量第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月1.掌握電學(xué)元件伏安特性測量的基本方法。2.學(xué)會(huì)分析伏安法測量的電表接入誤差，正確選擇測量電路。3.學(xué)會(huì)正確使用電學(xué)測量儀器目的要求第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

電學(xué)元件的伏安特性是指該元件兩端電壓與通過它的電流之間的關(guān)系特性。這種關(guān)系既可以用它的曲線表示，也可以用該元件在某種條件下具有多大的電阻來表示。

在一定溫度下，在待測電阻兩端加上直流電壓，即會(huì)有直流電流通過。用電壓表和電流表測量出電壓和電流的數(shù)值則可由歐姆定律計(jì)算出其電阻值一、基本原理(8-1)實(shí)驗(yàn)原理第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

這種測量電阻的方法稱為伏安法。用伏安法測電阻時(shí)，通常要測多組數(shù)據(jù)，若為常量則被測元件是線性電阻；若不是常量，則被測元件呈非線性電阻特性。二、測量方法及其系統(tǒng)誤差

由于電壓表和電流表都存在內(nèi)電阻所以在實(shí)際測量中所得的電壓或電流就與被測元件兩端的電壓或與通過它的電流的真實(shí)值不同，由式(8-1)計(jì)算出的也就與的真實(shí)值不一致，即存在系統(tǒng)誤差。下面對(duì)兩種測量方法及其系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析。第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電流表內(nèi)接法

如圖8-1(a)，電流表與被測電阻串聯(lián)在電壓表所范圍內(nèi)，此種測量方法稱為電流表內(nèi)接法，簡稱內(nèi)接法。VVAA圖8-1(a)電流表內(nèi)接法(b)電流表外接法第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月在內(nèi)接法中，電壓表讀數(shù)為和上的電壓之和，即若用則計(jì)算電阻值，則>其測量的相對(duì)誤差為第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月(8-2)

由式(8-2)可見，只有當(dāng)時(shí)，近似用，才能使測量誤差較小。

2.電流表外接法

如圖8-1(b)，電壓表與被測電阻并聯(lián)，電流表在電壓表所測范圍外，此種測量方法稱為電流表外接法，簡稱外接法。第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月在外接法中，電壓表讀數(shù)為兩端的內(nèi)電壓，但電流表讀數(shù)為流經(jīng)和的電流之和，即若用計(jì)算電阻值，則其測量的相對(duì)誤差為<第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月(8-3)

由式(8-3)可見，只有當(dāng)時(shí)，近似用，才能使測量誤差較小。

因此，要較準(zhǔn)確地測量電阻的值，應(yīng)首先知道、、的大概值，從而選擇合適的測量電路，以減小測量的系統(tǒng)誤差。二極管的結(jié)構(gòu)及其基本特性

二極管由半導(dǎo)體材料組成。當(dāng)一塊P型半導(dǎo)體和型第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月半導(dǎo)體，緊密接觸時(shí)，由于多數(shù)載流子的擴(kuò)散，在接觸界面處形成了一個(gè)空間電荷區(qū)，常稱為PN結(jié)，如圖8-2(a)所示(實(shí)際上是在同一塊半導(dǎo)體上用摻雜的方法形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體)。將PN結(jié)封裝在玻璃管中并在P區(qū)和N區(qū)各引一根電極，就成了一個(gè)二極管，如圖8-2(b)。圖8-2P區(qū)N區(qū)PN結(jié)(a)(b)第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)二極管的P端接高電位、N端接低電位時(shí)，稱為正向連接；當(dāng)二極管的P端接低電位、N端接高電位時(shí)，稱為反向連接。二極管正向連接時(shí)，外加電場的方向與PN結(jié)的內(nèi)電場方向相反，當(dāng)外加電場大于內(nèi)電場時(shí)，二極管中有較大的正向電流通過。二極管反向連接時(shí)，外加電場的方向與PN結(jié)的內(nèi)電場方向相同，二極管中沒有電流通過(實(shí)際上有很小的反向飽和電流)，這就是二極管的“正向?qū)?，反向截止”。?1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月將二極管正向連接，在電壓很小時(shí)，電流很小，甚至是幾乎沒有，這是因?yàn)镻N結(jié)的內(nèi)電場有一定的值，它起著反抗外電場的作用。雖然隨著電壓的增加電流也增加，但它們之間不成線性關(guān)系，即二極管的正向電阻不是一個(gè)常量，而是隨正向電壓的大小在較大范圍變化；只有當(dāng)電壓達(dá)到某一值以后，才表現(xiàn)為電流和電壓近似為線性關(guān)系。圖8-3為二極管的正向伏安特性曲線。第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月0

同樣地，要較準(zhǔn)確地測量二極管的正向伏安特性曲線，也要選擇合適的測量電路，以減小測量的系統(tǒng)誤差。圖8-3實(shí)驗(yàn)器材

電源E、開關(guān)K、滑線變阻器、電流表mA

、電壓表V

、待測線性電阻、、待測二極管。第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：對(duì)和分別按圖8-4(a)、8-4(b)的電路用內(nèi)接法和外接法進(jìn)行測量；對(duì)二極管按圖8-4(c)測量。

2.實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)按圖接線。注意各儀器及元件的正確連接線路，將滑線變阻器、電流表、電壓表調(diào)在合適檔位，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后開始實(shí)驗(yàn)。

(2)對(duì)和分別按圖8-4(a)、8-4(b)的電路用內(nèi)接法和外接法進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果記錄于表8-1----8-4中。

(3)按圖8-4(c)對(duì)二極管用內(nèi)接法測量，并將測量結(jié)果記錄于表8-5中。第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月VAEKVAEK圖8-4(a)圖8-4(b)第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月VAEK圖8-4(c)*注意事項(xiàng)

1.測電阻時(shí)要合理計(jì)劃測量點(diǎn)，即8次測量中電壓(或電流)間隔大致均等且盡可能地在最大電壓(或電流)范圍內(nèi)均等劃分；

2.為了能使電阻值的計(jì)算快捷，測量過程中可先調(diào)整電流為整數(shù)；

3.測量二極管時(shí)必須從低電壓開始，電壓間隔為0.1V。第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月測量次數(shù)n12

……8

(V)

(mA)的外接法測量數(shù)據(jù)測量次數(shù)n12

……8

(V)

(mA)的內(nèi)接法測量數(shù)據(jù)第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月測量次數(shù)n12

……10

(V)

(mA)二極管正向連接的測量數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求在預(yù)習(xí)報(bào)告的基礎(chǔ)上完成以下內(nèi)容：

1.將原始記錄數(shù)據(jù)整理并填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上；

2.對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行修正：修正后的值為第18頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題外接法：

內(nèi)接法：

、的值見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)紙板。

3.以(V)為橫坐標(biāo)、