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文檔簡介

1、.,1,大學(xué)物理實驗,設(shè)計性實驗二極管伏安特性測量,.,2,實驗提示,教學(xué)目標(biāo),儀器介紹,注意事項,預(yù)習(xí)題,思考題,實驗要求,實驗任務(wù),.,3,教學(xué)目標(biāo),1、通過部分內(nèi)容的設(shè)計完成一個設(shè)計性實驗,體驗自主探索與科學(xué)研究的過程,激發(fā)學(xué)生求知興趣,培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)。2、拓展學(xué)生思路,提高學(xué)生解決實際問題的能力。3、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。,.,4,1了解二極管的相關(guān)參數(shù)。2學(xué)習(xí)電路設(shè)計思路及參數(shù)設(shè)置。3實驗時先粗測觀察判斷、調(diào)整,后細(xì)測數(shù)據(jù)記錄。4學(xué)會變阻器的使用。,學(xué)習(xí)要點,.,5,實驗任務(wù),1.測量二極管伏安特性。2.根據(jù)實驗室提供的儀器,自行設(shè)計實驗實施方案(實驗電路,寫出實驗步驟,寫出要

2、測量的量,自擬數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理表格)。3.在坐標(biāo)紙上,畫出二極管伏安特性曲線。,.,6,實驗要求,確定電源電壓輸出值(經(jīng)計算得到)及數(shù)據(jù)點分布后方可實驗。,.,7,實驗提示,1.復(fù)習(xí)舊知(1)電表改裝電路(2)太陽電池伏安特性測量電路2.二極管伏安特性(1)二極管伏安特性(2)二極管一些參數(shù),.,8,安培表的內(nèi)接和外接,.,9,二極管的伏安特性,正向特性:u0的部分稱為正向特性。反向特性:u0的部分稱為反向特性。反向擊穿:當(dāng)反向電壓超過一定數(shù)值U(BR)后,反向電流急劇增加,稱之反向擊穿。,.,10,IN4007的作用IN4007的主要參數(shù)二極管類型:StandardRecovery電壓,V

3、rrm:1000V電流,If平均:1A正向電壓Vf最大:1.1V電流,Ifs最大:30A封裝形式:DO-41針腳數(shù):2器件標(biāo)記:1N4007,.,11,二極管的伏安特性,1、當(dāng)二極管加正向電壓,正向電壓小于閾電壓(鍺管約為0.1V,硅管約為0.5V)時二極管電阻很大,電流很??;一旦外加電壓超過閾值電壓,二極管正向電壓變小,電流迅速上升,二極管呈導(dǎo)通狀態(tài)。一般二極管的正向壓降,鍺管為0.20.3V(一般取0.2V),硅管為0.70.8V(一般取0.7V)。2、若二極管加反向電壓,當(dāng)電壓較小時,反向電流很小,二極管基本上呈截止?fàn)顟B(tài)。鍺管的反向電流一般不大于250A,而硅管的在5A(甚至0.1A)以

4、下。3、當(dāng)電壓增加到二極管的擊穿電壓,二極管被擊穿,電流劇增,二極管損壞。,.,12,二極管的伏安特性,IN40070-0.5V死區(qū),0.5V閾值電壓電流開啟0.5-0.7電流緩沖,0.7-0.8V正向?qū)ǎ娏骷眲≡黾?,電壓基本不變?.,13,二極管的伏安特性,1、當(dāng)二極管加正向電壓,正向電壓小于閾電壓(鍺管約為0.1V,硅管約為0.5V)時二極管電阻很大,電流很小;一旦外加電壓超過閾值電壓,二極管正向電壓變小,電流迅速上升,二極管呈導(dǎo)通狀態(tài)。一般二極管的正向壓降,鍺管為0.30.4V,硅管為0.60.7V。若二極管加反向電壓,當(dāng)電壓較小時,反向電流很小,2、二極管基本上呈截止?fàn)顟B(tài)。鍺管的

5、反向電流一般不大于250A,而硅管的在5A(甚至0.1A)以下。3、當(dāng)電壓增加到二極管的擊穿電壓,二極管被擊穿,電流劇增,二極管損壞。,.,14,儀器介紹,名稱數(shù)量型號直流穩(wěn)壓電源1臺020V可調(diào)二極管1只IN4007電阻1只10萬用表2只開關(guān)1只滑線變阻器1只連接導(dǎo)線7只實驗用9孔插件方板1塊297mm300m,.,15,思考題(任選5題回答),1.分壓器的滑動端位置開始實驗時應(yīng)放在什么位置。2、測量二極管正向特性時,是否應(yīng)設(shè)計保護(hù)電路?為什么?若考慮設(shè)計保護(hù)電路,采用什么方式?3、測量二極管反向特性時,是否應(yīng)設(shè)計保護(hù)電路?為什么?4、限流保護(hù),那保護(hù)電阻在設(shè)計過程中應(yīng)考慮哪幾方面問題(阻值

6、大小、功率大?。?、如何實現(xiàn)加在二極管二端電壓的變化?電路應(yīng)如何設(shè)計?6、直流電源提供的電壓應(yīng)選擇多少?(應(yīng)經(jīng)過計算得到)7、四位半萬用表應(yīng)讀幾位有效數(shù)字?,.,16,實驗報告內(nèi)容,一.方案設(shè)計:1.實驗任務(wù)與要求。2.實驗測量電路及電源輸出電壓值確定。3.實驗具體步驟。4.預(yù)習(xí)思考題回答。5.測量的物理量(明確直接測量量)。6.數(shù)據(jù)記錄表格(自變量數(shù)據(jù)要確定)。二.實驗過程和數(shù)據(jù)記錄:1.實驗中出現(xiàn)的問題和方案的修正。(實驗可修正方案,若有修正,在實驗總結(jié)部分要有兩者比較的分析。)2.數(shù)據(jù)記錄三.數(shù)據(jù)處理和實驗總結(jié)(包括結(jié)論及分析討論),.,17,操作規(guī)范及使用注意,1.根據(jù)實驗要求正確選擇

7、電表的量程。說明:硅二極管的方向電流很?。ㄒ话?.1A),選用100A量程的微安表往往測不出來,只好讀成0.0A。最好選用例如20A量程的微安表。2.按前述的電路接線規(guī)范正確接線。應(yīng)特別注意滑線變阻器的接線(阻值小的作為分壓器,阻值大的作為限流器;分壓器不得接成限流器,限流器也可接成固定電阻),分壓器的滑動端位置應(yīng)放在輸出為零的位置。3.正確辨認(rèn)二極管的正、負(fù)極,接入電路中正、負(fù)極不得接錯。4.正確選擇電源電壓的大小,使分壓器的調(diào)節(jié)不致過于靈敏。例如測量正向特性時,打算電流最大測到10mA,電源電壓最好調(diào)到當(dāng)滑線變阻器放在最大輸出位置時正好正向電流為10mA左右。5.正確改變電壓,使實驗點在曲線上大致呈均勻分布。例如測硅二極管

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