電子元件參數(shù)的測定太原理工物理實驗

1、2013年9月 常用電子元件參數(shù)測量常用電子元件參數(shù)測量 電子元件是組成電路的基本細胞，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電路系統(tǒng)和整機的性能。電子元件的生產(chǎn)和應(yīng)用中，都需要對其參數(shù)進行測量。 本實驗采用電學基本器具對電子元件參數(shù)進行測量，使同學們掌握電學儀器的使用方法。穩(wěn)壓電路濾波電路實驗目的： 1、認識電阻、電容、二極管等電子元件，并掌握其參數(shù)測量方法。 2、學習數(shù)字式萬用表使用方法，利用其測量電阻，電流，電壓等。 3、測量穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線。 實驗儀器: 1、直流恒壓源恒流源DH-VC1 1臺 2、數(shù)字式萬用表 2臺 3、DH-SJI物理設(shè)計性實驗裝置 4、電阻、電容、1N4007二極管等實驗原

2、理與內(nèi)容一、電阻3.3.電阻的主要性能參數(shù)電阻的主要性能參數(shù)。%100標稱阻值實際阻值標稱阻值電阻器的允許偏差 5 電阻色環(huán)顏色所表示的意義電阻色環(huán)顏色所表示的意義四色環(huán)電阻（普通電阻）四色環(huán)電阻（普通電阻） 用A，B，C，D分別表示四個環(huán)所代表的數(shù)字，那么四色環(huán)電阻的阻值為： 例如：某電阻色環(huán)顏色順序為黃、紫、橙、銀，則該電阻的阻值為CBAR10)10(kR4710)7410(3注：第四環(huán)表示誤差，不計入讀數(shù)。五色環(huán)電阻（精密電阻） 用A，B，C，D分別表示前四個環(huán)所代表的數(shù)字， 那么五色環(huán)電阻的阻值為： DCBAR10)10100( 例如：某電阻色環(huán)顏色順序為綠、紅、黃、橙、金、則該電阻的

3、阻值為：310)42105100(R 注：一般最后一環(huán)離前幾個環(huán)都較遠，金色和銀色一般來講是最后一環(huán)。五環(huán)電阻的讀數(shù)方法 如何正確的讀出五環(huán)電阻的第一環(huán)：四環(huán)電阻的表示精度的色環(huán)一般是金或銀，一般不會識別錯誤，而五環(huán)電阻則不然，其表示精度的色環(huán)有與第一環(huán)（有效數(shù)字環(huán)）相同的顏色，如果讀反，識讀結(jié)果將完全錯誤。識別第一色環(huán)的方法如下： 1、偏差環(huán)距其它環(huán)較遠。 2、偏差環(huán)很寬。 3、第一環(huán)距端部較近。 4、有效數(shù)字環(huán)無金、銀色。（解釋：若從某端環(huán)數(shù)讀起第 1、2環(huán)有金或銀色，則另一端環(huán)是第一環(huán)。） 5、偏差環(huán)無橙、黃色。（解釋：若某端環(huán)是橙或黃色，則一定是第一環(huán).） 6、試讀：一般成品電阻其的阻

4、值不會大于22M 。若試讀大于22M ，則讀反。UT52 數(shù)字型萬用電表選擇插孔或轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，使用萬用表測量電壓，電流和電阻等交替進行時，一定不要忘記換檔。不同的量程有不同的單位。UT39E數(shù)字型萬用電表實驗中的具體操作的數(shù)據(jù)1歐姆電阻測量值為1.2歐姆5.6歐姆電阻測量值為5.8歐姆10歐姆電阻測量值為10.1歐姆1 1、電容及其作用、電容及其作用2 2、電容的分類：、電容的分類：較短的引腳較短的引腳為為“-”極。極。容量和耐壓值直容量和耐壓值直接標注在外殼上接標注在外殼上電解電容器的容量單電解電容器的容量單位一般使用位一般使用 F。3 3、電容的測量、電容的測量 例如： 101 = 1

5、0 101 pF 104 = 10 104 pF 223 = 22 103 pF 473 = 47 103 pF50v 10uF電容的測量值101 0.1nF電容的測量值104 100nF電容的測量值電容的單位： 1F =103mF 1mF=103 F 1F =103 nF 1nF =103 pF1、二極管的特點、二極管的特點三、二極管三、二極管2PNPN結(jié)的工作原理結(jié)的工作原理（1 1）PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當當PNPN結(jié)加正向電壓時，即外加電源電壓的正極接結(jié)加正向電壓時，即外加電源電壓的正極接P P區(qū)，負極接區(qū)，負極接N N區(qū)。由于外加電源電壓產(chǎn)生的電場正好和阻區(qū)。由于外加

6、電源電壓產(chǎn)生的電場正好和阻擋層內(nèi)正負離子產(chǎn)生的電場方向相反，使得阻擋層內(nèi)總的擋層內(nèi)正負離子產(chǎn)生的電場方向相反，使得阻擋層內(nèi)總的電場減弱，破壞了漂移和擴散的平衡，擴散作用占了優(yōu)勢。電場減弱，破壞了漂移和擴散的平衡，擴散作用占了優(yōu)勢。于是于是P P區(qū)的多數(shù)載流子空穴穿過阻擋層擴散到區(qū)的多數(shù)載流子空穴穿過阻擋層擴散到N N區(qū)，形成空區(qū)，形成空穴電流。同時，穴電流。同時，N N區(qū)的多數(shù)載流子電子也穿過阻擋層擴散區(qū)的多數(shù)載流子電子也穿過阻擋層擴散到到P P區(qū)，形成電子電流。區(qū)，形成電子電流。PNPN結(jié)的正向電流即為二者之和。結(jié)的正向電流即為二者之和。故故PNPN結(jié)正向?qū)щ姇r，其正向電阻很小，正向電流很大

7、，并結(jié)正向?qū)щ姇r，其正向電阻很小，正向電流很大，并且正向電流隨外加電壓的增加而增加。且正向電流隨外加電壓的增加而增加。 當當PNPN結(jié)加反向電壓時，由于外加電源電壓在阻擋層中結(jié)加反向電壓時，由于外加電源電壓在阻擋層中產(chǎn)生的電場與阻擋層原來的電場方向相同，使得阻擋層內(nèi)產(chǎn)生的電場與阻擋層原來的電場方向相同，使得阻擋層內(nèi)總的電場增強，阻擋層變寬。外加反向電壓破壞了原來阻總的電場增強，阻擋層變寬。外加反向電壓破壞了原來阻擋層內(nèi)擴散和漂移的平衡，使電場的漂移作用占了優(yōu)勢。擋層內(nèi)擴散和漂移的平衡，使電場的漂移作用占了優(yōu)勢。因而，因而，P P區(qū)和區(qū)和N N區(qū)中的多數(shù)載流子的擴散運動被阻止。由于區(qū)中的多數(shù)載流

8、子的擴散運動被阻止。由于本征激發(fā)，本征激發(fā)，P P區(qū)中的少數(shù)載流子電子一旦運動到區(qū)中的少數(shù)載流子電子一旦運動到PNPN結(jié)的邊結(jié)的邊界處，在電場的作用下被拉到界處，在電場的作用下被拉到N N區(qū)，形成電子電流。同樣，區(qū)，形成電子電流。同樣，N N區(qū)的少數(shù)載流子空穴一旦運動到區(qū)的少數(shù)載流子空穴一旦運動到PNPN結(jié)的邊界處，也被拉結(jié)的邊界處，也被拉到到P P區(qū)，形成空穴電流。由于區(qū)，形成空穴電流。由于P P區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和N N區(qū)中的空穴區(qū)中的空穴都是少數(shù)載流子，數(shù)量較小。故都是少數(shù)載流子，數(shù)量較小。故PNPN結(jié)的反向電流很小，所結(jié)的反向電流很小，所呈現(xiàn)的電阻很大。呈現(xiàn)的電阻很大。 。 。N+

9、。N+（2 2） PN PN結(jié)的擊穿結(jié)的擊穿 當當PN結(jié)加結(jié)加反向電壓時反向電壓時，如果反向電壓超過一定，如果反向電壓超過一定的限度，反向電流會突然急劇增大，破壞了的限度，反向電流會突然急劇增大，破壞了PN結(jié)的結(jié)的單向?qū)щ娦?，稱為單向?qū)щ娦裕Q為PN結(jié)的結(jié)的反向擊穿反向擊穿。反向擊穿分為。反向擊穿分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種。齊納擊穿和雪崩擊穿兩種。（3）伏安特性曲線）伏安特性曲線 加到二極管兩端的電壓U與流過二極管的電流I之間的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線。I鍺鍺U(mA)(A)硅硅硅硅 由曲線可以看出：由曲線可以看出： 當二極管兩端的電壓為零時，電流也為零，故特性當二極管兩端的電壓為零時，電流也

10、為零，故特性曲線從座標原點開始。曲線從座標原點開始。 當二極管加正向電壓時，隨著電壓的增加，電流也當二極管加正向電壓時，隨著電壓的增加，電流也逐漸增加。但在開始一段，電流增加很慢，表明二極管逐漸增加。但在開始一段，電流增加很慢，表明二極管開始導電時正向電阻較大。當二極管兩端的電壓超過一開始導電時正向電阻較大。當二極管兩端的電壓超過一定數(shù)值時（即死區(qū)電壓），二極管的電阻變小，正向電定數(shù)值時（即死區(qū)電壓），二極管的電阻變小，正向電流顯著增加。通常硅管的死區(qū)電壓為流顯著增加。通常硅管的死區(qū)電壓為0.50.7V，鍺管為，鍺管為0.10.3V。 當二極管加反向電壓時，最初，隨著反向電壓的當二極管加反向電

11、壓時，最初，隨著反向電壓的逐漸增大，反向電流也逐漸增大。但當反向電壓加到一逐漸增大，反向電流也逐漸增大。但當反向電壓加到一定值后，反向電流成為常數(shù)。在同樣溫度條件下，硅的定值后，反向電流成為常數(shù)。在同樣溫度條件下，硅的反向電流比鍺的小。鍺管是微安級，硅管是納安級。反向電流比鍺的小。鍺管是微安級，硅管是納安級。 當反向電壓加大到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，二當反向電壓加大到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，二極管發(fā)生擊穿。極管發(fā)生擊穿。二極管加正向電壓時導通，加反向電壓時截止。這是二二極管加正向電壓時導通，加反向電壓時截止。這是二極管的主要特性極管的主要特性單向?qū)щ娦?。單向?qū)щ娦浴６O管是二極管是

12、非線性元件非線性元件，伏安特性曲線各點的直流電阻和，伏安特性曲線各點的直流電阻和交流電阻均不相等，加到兩端的電壓與流過的電流交流電阻均不相等，加到兩端的電壓與流過的電流不符不符合歐姆定律合歐姆定律。 負 1 1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管（1 1）穩(wěn)壓二極管的概念）穩(wěn)壓二極管的概念 穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性制成的。穩(wěn)壓二極管的外形同普通二極管一樣，也有兩個電極，正極和負極，穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進行工作的， 因此、穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。 注意：穩(wěn)壓二極管在電路中應(yīng)用時，必須串聯(lián)限流電阻，避免穩(wěn)壓二極管進入擊穿區(qū)后，電流超過其最大穩(wěn)定電流而被燒毀。其代表符號見圖所示 不同類型穩(wěn)

13、壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣。穩(wěn)壓二極管符號（2 2）穩(wěn)壓二極管的伏安特性）穩(wěn)壓二極管的伏安特性 由曲線可看出，它和普通二極管的正向特性一樣，但反向特性稍有區(qū)別。當反向電壓增加到UZ后，反向電流急劇增加。此后，只要反向電壓稍有增加，反向電流就增加很多。但穩(wěn)壓二極管的擊穿是可逆的，當去掉外加電壓后，擊穿即可恢復。 穩(wěn)壓二極管正常工作時，是在伏安特性的反向擊穿區(qū)（即AB段）。利用這段電流在很大范圍內(nèi)變化，而電壓基本恒定的特性來進行穩(wěn)壓。ABUZIU穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線直流恒壓恒流源、九孔插板及電子元件UT39E 數(shù)字型萬用電表UT52 數(shù)字型萬用電表正向伏安特性的電路正向伏安特性的電路( (外接法外接法?) ?) 反向伏安特性的電路反向伏安特性的電路( (內(nèi)接法內(nèi)接法?)?)（3）伏安特性的電路）伏安特性的電路 （4 4）實驗數(shù)據(jù)處理）實驗數(shù)據(jù)處理 1 1）自擬表格，將測量數(shù)據(jù)