電路元件特性曲線的伏安測(cè)量法 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.學(xué)生序號(hào)6實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 電路與模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)老師： 張冶沁 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： 電路實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?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、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.熟悉電路元件的特性曲線；2.學(xué)習(xí)非線性電阻元件特性曲線的伏安測(cè)量方法；3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；4.學(xué)習(xí)非線性電阻元件特性曲線的示波器觀測(cè)方法。二、實(shí)驗(yàn)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

2、是指特定平面上定義的一條曲線。例如，白熾燈泡在工作時(shí)，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?yàn)闇囟鹊母淖兣c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(duì)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(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，直線的斜率為該電阻器的電阻值。電容和電感的特性曲線分別為庫(kù)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(diǎn)的直線。該特性曲

3、線各點(diǎn)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(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驟上升，而反向電壓從零一直增加到十幾伏至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?，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(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。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)值時(shí)（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電

4、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(dǎo)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(diǎn)伏安測(cè)量法元件的伏安特性可以用直流電壓表、電流表測(cè)定，稱為逐點(diǎn)伏安測(cè)量法。伏安法原理簡(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)室設(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

5、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的區(qū)間具有不同的性狀，因此測(cè)量時(shí)需要合理采用調(diào)電壓或調(diào)電阻的方式來有效控制測(cè)量樣點(diǎn)。3、元件特性曲線的示波器觀測(cè)法正弦波信號(hào)發(fā)生器提供的輸出電壓，R是被測(cè)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(dāng)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(cè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)3.DG07多功能網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)組件4.信號(hào)源5.示波器四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步

6、驟測(cè)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(shí)驗(yàn)使用了穩(wěn)壓源，并如圖接線。根據(jù)上次實(shí)驗(yàn)了解到的儀表技術(shù)參數(shù)，本次實(shí)驗(yàn)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(cè)量的元件電阻變化范圍較大，但在測(cè)量點(diǎn)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(dǎo)通區(qū)段附近記錄適當(dāng)密集的點(diǎn)，當(dāng)需要測(cè)量反向電壓時(shí)，只需調(diào)轉(zhuǎn)二極管接入電路的方向即可。如此分別測(cè)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(cè)二極管、穩(wěn)壓管的伏安特性曲線：如圖接線，適當(dāng)調(diào)整示波器，觀察兩種二極

7、管的伏安特性曲線并拍攝顯示器畫面。五、實(shí)驗(yàn)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(cè)得0.514V導(dǎo)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.

8、0-0.0050.541.80.6210.60.7063.4-30.0-0.005穩(wěn)壓二極管伏安數(shù)據(jù) 萬用表測(cè)得0.692V導(dǎo)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 000.734.50.8349.1-4.7-3.460.1000.746.90.8455.6-4.8-5.550.4000.759.90.8562.9-4.9-9.500.6000.7612.60.8670.4-5.0-17.150.650.20.7715.60.8777.8-5.1-34.60.680.70.7820.10.8884.7-5.2-61.90.691.20.7925.4

9、0.8992.8-5.3-93.30.701.60.8030.7-3.00-0.020.712.50.8135.7-4.00-0.360.723.40.8242.0-4.50-1.67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(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析由普通二極管數(shù)據(jù)作圖如下，正負(fù)電壓分別作圖由圖中曲線觀察得，普通二極管的導(dǎo)通電壓約在0.51V附近，符合之前萬用表測(cè)得的值，且在導(dǎo)通之后電流迅速增加；當(dāng)加上反向電壓時(shí)，電流基本維持在0附近，加壓到-30V也并未能被導(dǎo)通。由穩(wěn)壓二極管數(shù)據(jù)作圖如下，正負(fù)電壓分別作圖由圖中曲線觀察得，穩(wěn)壓二極管的導(dǎo)通電壓約在0.68V附近，符合之前萬用表測(cè)得的值，且在導(dǎo)通之后電流迅速增加；當(dāng)加上反向電壓時(shí)，電壓到-4.5V附近進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，電流突然增加，端電壓維持穩(wěn)定。用multisim進(jìn)行仿真：七、討論、心得本次測(cè)定實(shí)驗(yàn)中有許多值得注意的細(xì)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(duì)被測(cè)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(cè)定過程中，為了更好地刻畫伏