電路元件特性曲線的伏安測量法實驗報告

1、學生序號6實驗報告課程名稱： 電路與模擬電子技術(shù)實驗 指導老師： 張冶沁 成績：_實驗名稱： 電路元件特性曲線的伏安測量法 實驗類型： 電路實驗 同組學生姓名：_一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒嶒瀮?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實驗?zāi)康暮鸵?.熟悉電路元件的特性曲線；2.學習非線性電阻元件特性曲線的伏安測量方法；3掌握伏安測量法中測量樣點的選擇和繪制曲線的方法；4.學習非線性電阻元件特性曲線的示波器觀測方法。二、實驗內(nèi)容和原理1、電阻元件、電容元件、電感元件的特性曲線在電路原理中，元件特性曲線是

2、指特定平面上定義的一條曲線。例如，白熾燈泡在工作時，燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的改變而改變，并且具有一定的慣性；又因為溫度的改變與流過燈泡的電流有關(guān)，所以它的伏安特性為一條曲線。電流越大、溫度越高，對應(yīng)的燈絲電阻也越大。一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”可相差幾倍至十幾倍。該曲線的函數(shù)關(guān)系式稱為電阻元件的伏安特性，電阻元件的特性曲線就是在平面上的一條曲線。當曲線變?yōu)橹本€時，與其相對應(yīng)的元件即為線性電阻器，直線的斜率為該電阻器的電阻值。電容和電感的特性曲線分別為庫伏特性和韋安特性，與電阻的伏安特性類似。線性電阻元件的伏安特性符合歐姆定律，它在u-i 平面上是一條通過原點的直線。該特性曲線

3、各點斜率與元件電壓、電流的大小和方向無關(guān)，所以線性電阻元件是雙向性元件。非線性電阻的伏安特性在u-i平面上是一條曲線。普通晶體二極管的特點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驟上升，而反向電壓從零一直增加到十幾伏至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦裕绻聪螂妷杭拥眠^高，超過管子的極限值，則會導致管子擊穿損壞。穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導體二極管，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，其反向電流幾乎為零，但當反向電壓增加到某一數(shù)值時（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流

4、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而增大。上述兩種二極管的伏安特性均具屬于單調(diào)型。電壓與電流之間是單調(diào)函數(shù)。二極管的特性參數(shù)主要有開啟電壓Vth，導通電壓Von，反向電流IR，反向擊穿電壓VBR以及最大整流電流IF。2、非線性電阻元件特性曲線的逐點伏安測量法元件的伏安特性可以用直流電壓表、電流表測定，稱為逐點伏安測量法。伏安法原理簡單，測量方便，但由于儀表內(nèi)阻會影響測量的結(jié)果，因此必須注意儀表的合理接法。采用伏安法測量二極管特性時，限流電阻以及直流穩(wěn)壓源的變化范圍與特性曲線的測量范圍是有關(guān)系的，要根據(jù)實驗室設(shè)備的具體要求來確定。在綜合考慮測量效率和獲得良好曲線效果的

5、前提下，測量點的選擇十分關(guān)鍵，由于二極管的特性曲線在不同的電壓的區(qū)間具有不同的性狀，因此測量時需要合理采用調(diào)電壓或調(diào)電阻的方式來有效控制測量樣點。3、元件特性曲線的示波器觀測法正弦波信號發(fā)生器提供的輸出電壓，R是被測電阻元件，r為電流取樣電阻。示波器置于XY 工作方式，將電阻元件兩端的電壓接入示波器Y 軸輸入端，取樣電阻r 兩端的電壓接入X 軸輸入端，適當調(diào)節(jié)Y 軸和X 軸的幅值，熒光屏上就能顯示出電阻R 的伏安特性曲線。通過雙蹤示波器的XY模式則可測得電感和電容的特性曲線。三、主要儀器設(shè)備1.數(shù)字萬用表2.電工綜合實驗臺3.DG07多功能網(wǎng)絡(luò)實驗組件4.信號源5.示波器四、操作方法和實驗步驟

6、測定晶體二極管和穩(wěn)壓二極管的伏安特性：選擇穩(wěn)壓電源或者恒流源均可，本次實驗使用了穩(wěn)壓源，并如圖接線。根據(jù)上次實驗了解到的儀表技術(shù)參數(shù)，本次實驗中直流電壓表內(nèi)阻約為5M，而直流電流表內(nèi)阻在1至10，被測量的元件電阻變化范圍較大，但在測量點較密集的區(qū)域中電阻與電流表更接近，為盡量減小儀表內(nèi)阻帶來的影響，選用了電壓表內(nèi)接法，如圖：緩慢調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源電壓大小并記錄二極管的電流和電壓，在導通區(qū)段附近記錄適當密集的點，當需要測量反向電壓時，只需調(diào)轉(zhuǎn)二極管接入電路的方向即可。如此分別測量晶體二極管和穩(wěn)壓二極管的伏安特性并繪制曲線。用示波器觀測二極管、穩(wěn)壓管的伏安特性曲線：如圖接線，適當調(diào)整示波器，觀察兩種二極管

7、的伏安特性曲線并拍攝顯示器畫面。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理普通二極管伏安數(shù)據(jù) 先萬用表測得0.514V導通電壓電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 000.552.30.6314.00.71770.1000.563.10.6417.30.7295.40.3600.573.80.6520.8-5.0-0.0010.460.20.584.70.6625.2-10.0-0.0020.510.80.595.70.6734.6-15.0-0.0020.521.10.607.40.6842.2-20.0-0.0030.531.40.619.00.6948.5-25.0

8、-0.0050.541.80.6210.60.7063.4-30.0-0.005穩(wěn)壓二極管伏安數(shù)據(jù) 萬用表測得0.692V導通電壓電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 電壓/V電流/mA 000.734.50.8349.1-4.7-3.460.1000.746.90.8455.6-4.8-5.550.4000.759.90.8562.9-4.9-9.500.6000.7612.60.8670.4-5.0-17.150.650.20.7715.60.8777.8-5.1-34.60.680.70.7820.10.8884.7-5.2-61.90.691.20.7925.40

9、.8992.8-5.3-93.30.701.60.8030.7-3.00-0.020.712.50.8135.7-4.00-0.360.723.40.8242.0-4.50-1.67示波器顯示下的二極管伏安特性曲線：示波器顯示下的穩(wěn)壓管伏安特性曲線：六、實驗結(jié)果與分析由普通二極管數(shù)據(jù)作圖如下，正負電壓分別作圖由圖中曲線觀察得，普通二極管的導通電壓約在0.51V附近，符合之前萬用表測得的值，且在導通之后電流迅速增加；當加上反向電壓時，電流基本維持在0附近，加壓到-30V也并未能被導通。由穩(wěn)壓二極管數(shù)據(jù)作圖如下，正負電壓分別作圖由圖中曲線觀察得，穩(wěn)壓二極管的導通電壓約在0.68V附近，符合之前萬用表測得的值，且在導通之后電流迅速增加；當加上反向電壓時，電壓到-4.5V附近進入穩(wěn)壓狀態(tài)，電流突然增加，端電壓維持穩(wěn)定。用multisim進行仿真：七、討論、心得本次測定實驗中有許多值得注意的細節(jié)，比如一開始限流電阻阻值的選定，電壓表和電流表的內(nèi)外接關(guān)系，都需要事先對被測二極管參數(shù)有基本的了解，才能合理選擇，減小系統(tǒng)誤差。而測定過程中，為了更好地刻畫伏安特性曲線，在某些位置